Sunday, 3 June 2012

Биофункциональность: континент или архипелаг?

Эволюционист: Хорошо, Вы меня убедили в том, что для появления жизни нужен интеллект. Я принимаю аргументацию теории распознавания замысла в том, что касается необходимой минимальной сложности протоклетки. Однако, по-моему, ненаправленная эволюция удовлетворительно объясняет наблюдаемое разнообразие форм жизни действием естественного отбора на случайный разброс свойств потомства при условии уже имеющейся реплицирующейся биосистемы. После возникновения жизни, на мой взгляд, не нужно привлекать вмешательство интеллектуальных акторов для объяснения биологического разнообразия. В противном случае это противоречило бы принципу Оккама. 

Сторонник теории замысла: Аргументация теории распознавания замысла остается той же относительно эволюции, понимаемой как процесс, предположительно приведший к разнообразию биологических форм от одного общего предка. Количественная и качественная разница в геномах, скажем, прокариотов и эукариотов (например, микроорганизмов и человека) настолько велика, что появление одного и другого от общего предка дарвиновским способом (мутациями, дрейфом и естественным отбором) исключается как статистически неправдоподобное, учитывая принятые сегодня оценки возраста Земли и скорость известных нам физико-химических взаимодействий [Abel 2009]. 

Да, действительно, геномные адаптации наблюдаются. Но все же это еще не решает проблему существования относительно малого размера островов функциональности в пространстве теоретически возможных конфигураций биосистем. Теория происхождения всех видов от одного общего предка утверждает, что такой проблемы не существует. Согласно этой теории, все имеющиеся или имевшиеся на Земле формы жизни суть вершины связного филогенетического графа. Однако, более детальное рассмотрение проблемы дает повод усомниться в том, что это на самом деле так. 

Дело в том, что живые организмы представляют собой сложные реплицирующиеся биомашины, состоящие из большого числа взаимосвязанных подсистем. Как и всякие машины, биосистемы функционируют в пределах рабочих значений множества параметров. В общем случае на практике рабочие значения принадлежат относительно малым изолированным областям фазового пространства параметров. Даже с учетом способности биосистем адаптироваться к изменениям среды обитания на практике значительные функциональные перестройки, приводящие к существенным различиям на уровне фенотипа, требуют глубоких синхронизированных изменений всех зависимых подсистем. Градуалистские модели типа [Dawkins 1996] не в состоянии удовлетворительно объяснить возможность подобных комплексных синхронизированных перестроек в результате лишь случайных и закономерных факторов (случайных изменений генетического кода и ненаправленного отбора). Следовательно, проблема существования островов функциональности не снимается.

Основное утверждение эмпирической теории распознавания замысла состоит в том, что на практике достаточно большое количество функционально специфицированной информации (ФСИ, functionally specified information, [Abel 2011]) не может появиться спонтанно в результате лишь случая и закономерности, но статистически предполагает участие интеллекта. Существенно различные морфологические типы живых организмов (конструкции строения тела, body plans) положительно коррелированы с существенными качественными и количественными различиями ассоциированной с ними ФСИ.

Совершенно справедливо утверждение о принципиальной возможности случайного понижения неопределенности, связанного с передачей информации по каналу Шеннона. Например, это происходит при автокоррекции ошибок в сообщении, но лишь при условии наличия изначального осмысленного сообщения достаточной длины, что статистически исключает комбинации случайных и закономерных факторов. Как известно, биосистемы снабжены средствами фильтрации шума и автокоррекции.

Тем не менее, передача информации выражается не только понижением неопределенности, о чем говорил Шеннон, кстати отказывавшийся именовать свою теорию теорией информации в строгом смысле слова. Дело в том, что информация всегда несет семантическую нагрузку в определенном контексте.

Теория распознавания замысла в числе прочего указывает на то, что принципиальная проблема теории эволюции состоит в отсутствии наблюдений спонтанной генерации семантики в природе. На практике спонтанная (то есть без участия интеллектуальных акторов) генерация осмысленного сообщения достаточной длины исключена, не говоря уже о том, чтобы из одного такого сообщения спонтанно сгенерировать другое с качественно иным содержанием, особенно тогда, когда это потребовало бы одновременного изменения соответствующего протокола считывания. Этого невозможно добиться в результате ненаправленного отбора серии случайных изменений: принципиальная новизна на практике доставляется системе лишь в результате интеллектуального воздействия.

Доступны наблюдению лишь адаптации, задающиеся малыми изменениями уже имеющейся генетической информации в рамках, определяемых имеющимся протоколом ее считывания и интерпретации в биосистемах. Кстати, существующие генетические алгоритмы не могут служить опровержением нашего утверждения, поскольку всякий подобный алгоритм есть формальная схема оптимизации некоторой функции в определенном контексте, а значит он задает стремление к целевому состоянию. Науке же, повторимся, неизвестно ни одного примера спонтанной генерации формализма.

По всей видимости, именно семантическая нагрузка информации задает переход от одного островка функциональности к другому в пространстве конфигураций биосистем. Выходит, что для каждого такого перехода необходимо интеллектуальное вмешательство. Интересно, что сам Дарвин говорил о происхождении всего живого от одного или нескольких общих предков [Darwin 1859]. Поэтому, если интерпретировать его слова в смысле существования филогенетического леса (точнее - с учетом параллельного переноса - системы связных малоцикловых графов), то с Дарвином, на мой взгляд, вполне можно согласиться при условии, что мы поставим в соответствие каждому дереву отдельный морфологический тип (рис.1). 



Рис.1. Сравнительный анализ гипотез общего происхождения и общей разработки. Для увеличения необходимо нажать на изображение.

На наш взгляд, вытекающая из теории распознавания замысла гипотеза общности разработки биосистем гораздо лучше соответствует данным, имеющимся сегодня в распоряжении биологии,  чем гипотеза общности происхождения. 
  • Во-первых, генетический "мусор" (по крайней мере, часть его), долго считавшийся подтверждением общего происхождения и случайно-закономерного характера биоэволюции, выполняет регуляторные функции в процессе обработки и считывания генетических инструкций [Wells 2011]. 
  • Во-вторых, универсальная гомологичность геномов в свете гипотезы общей разработки представляется не только как следствие общего происхождения, но и как результат повторного использования частей геномов в разных контекстах подобно операциям copy&paste и cut&paste с текстовой информацией. Наилучшей аналогией в этом смысле был бы процесс создания программного обеспечения, новизна в котором появляется не как результат случайных посимвольных изменений, закрепленных отбором по признаку "работает/не работает", а как результат заранее спланированных поблочных дискретных модификаций кода. 
  • В-третьих, как мы уже отмечали, общность разработки косвенно подтверждается отсутствием примеров спонтанной генерации формализма, функциональности, семантики и управления (то есть кибернетических характеристик биосистем) в неживой природе.

И, наконец, по поводу принципа Оккама необходимо отметить следующее. По удачному выражению Эйнштейна, при объяснении наблюдений следует выдвигать гипотезы, как можно более простые, но не слишком простые:


Make everything as simple as possible, but not simpler.

Грубое упрощение, не учитывающее принципиальных сторон рассматриваемого явления, не только не может быть предпочтительнее более точных и более сложных моделей, но не может быть даже сколько-нибудь приемлемым. Теории (ненаправленной) эволюции упускают из виду несостоятельность экстраполяции наблюдаемых микроадаптаций для объяснения возникновения различных типов строения тела и ассоциированной с ними функционально специфицированной информации. Как мы уже отмечали, проблема в том, что для успешного изменения морфологических особенностей организма требуется глубокая синхронизированная перестройка целого комплекса его подсистем, тем более сложная, чем выше организация вида. Возможности же преадаптации на практике существенно ограничены.

Но даже если не принимать во внимание указанных количественных трудностей, принципиальная несостоятельность эволюции заключается в статистическом неправдоподобии эмерджентистских гипотез постепенной "кристаллизации" кибернетического управления, семантики и формализма в биосистемах [Abel 2011].

Литература

  1. David L. Abel (2009),  The Universal Plausibility Metric (UPM) & Principle (UPP). Theoretical Biology and Medical Modelling, 6:27.
  2. David Abel (2011), The First Gene.
  3. Charles Darwin (1859), On the Origin of Species
  4. Richard Dawkins (1996), Climbing Mount Improbable.
  5. Jonathan Wells (2011), The Myth of Junk DNA.
  6. Блог и форум UncommonDescent.com

No comments:

Post a Comment