Оборотная сторона зеркала - Конрад Лоренц

В-третьих. Совершенно напрасно искать в отдельных, независимо функционирующих подсистемах или в низших организмах те системные свойства, которые возникают лишь на более высоком уровне интеграции.

Глава 4

ПРОЦЕССЫ ПРИОБРЕТЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ

1. ОГРАНИЧЕНИЯ ФУНКЦИИ ГЕНОМА

Несмотря на почти беспредельную емкость генома, его механизм проб и ошибок сам по себе не смог бы поддерживать живые системы в состоянии непрерывной приспособленности, обеспечивающем их выживание. А именно, когнитивный механизм генома не в состоянии справиться с быстры ми изменениями окружающей среды. В самом деле, он ничего не может «узнать» об успехе какого-либо из своих экспериментов, прежде чем не пройдет свой жизненный путь по меньшей мере одно поколение. Поэтому геном со своими процессами может вырабатывать приспособления лишь к таким условиям окружающей среды, которые сохраняются с достаточным статистическим постоянством в течение длительных периодов времени. На языке современной кибернетики можно сказать, что продолжительность поколения есть "время запаздывания", которое должно пройти, прежде чем когнитивный механизм генома начнет реагировать на внешнее влияние.

Однако, как было отмечено уже в «Пролегоменах» и подробнее рассмотрено в разделе 3 главы 1 (с. 266), существует множество хорошо приспособленных механизмов, принимающих и оценивающих информацию, но не накапливающих ее. Как уже было сказано выше, их своеобразие часто упускается из виду, поскольку функциональные аналогии между простейшей и самой первичной формой приобретения знания, какую представляет геном, и высшими формами человеческого стремления к познанию, воплощенными в культуре, слишком легко заставляют забывать, что между этими процессами, происходящими на разных уровнях органического бытия, располагается целый слой необходимых когнитивных функций, сообщающих знание о состоянии среды в данный момент и составляющих тем самым основу для всех более высоких видов опыта и обучения. К процессам этого рода мы и должны теперь обратиться. Они существуют у всех живых организмов, в том числе у бактерий и растений.

2. РЕГУЛИРУЮЩИЙ КОНТУР, ИЛИ ГОМЕОСТАЗ

Все физиологические механизмы, получающие кратковременную информацию и тем самым преодолевающие время запаздывания генома, обладают такой способностью благодаря структурам, соответствующая конструкция которых выработана геномом с помощью его метода проб и ошибок. Здесь заключена проблема: даже простейшая форма приобретения текущей информации, а именно регулирующий контур, или гомеостаз, связана со структурой и тем самым с результатами метода проб и ошибок, свойственного геному; а поскольку, с другой стороны, жизнь как таковая, вряд ли мыслима без гомеостаза, то возникает вопрос, отличающийся от известного вопроса о курице и яйце лишь тем, что он имеет смысл.

Мы уже видели на с. 272, что такое регулирующий контур, или цикл с отрицательной обратной связью. В мире организмов существует бесчисленное множество регулирующих контуров всевозможных степеней сложности, начиная от простейших механизмов, поддерживающих некоторое устойчивое состояние на «чисто» химическом уровне, вплоть до высокодифференцированных устройств, в которых сложнейшие функции органов чувств и центральной нервной системы поддерживают, через поведение отдельных индивидов или целых сообществ, определенное "заданное значение", например благоприятную для сохранения вида плотность популяции, как это удалось показать Уинн-Эдвардсу для различных видов животных.

Вообще, когда организм восстанавливает свое внутреннее равновесие после некоторой помехи или сохраняет его вопреки внешним воздействиям, угрожающим этому равновесию, это значит, что он получил и целесообразно оценил информацию о характере и степени соответствующего изменения окружающей его среды. Если, например, животное, находящееся в бедной кислородом среде, учащает свое дыхание или при избытке пищи временно приостанавливает еду, и т. п., это значит, что живая система информирована не только о своей собственной потребности в некоторых веществах, но также о "рыночной конъюнктуре", существующей в данный момент в окружающей среде для этих веществ.

Как и многие другие механизмы, с помощью которых организм получает информацию о текущем положении в окружающем мире, регулирующий контур действует неограниченно долго без всякого изменения его функции. Иными словами, если отвлечься от нежелательных явлений износа и старения, его запрограммированная геномом структура в течение длительного времени остается неизменной. Информация, для приема и использования которой устроен этот аппарат сразу же оценивается, но не накапливается.

3. СТИМУЛИРУЕМОСТЬ

За исключением некоторых форм гомеостаза все процессы, с помощью которых организм получает и оценивает мгновенную информацию, основаны на его способности отвечать на так называемые стимулы (Reize). Стимул и стимулируемость (Reizbarkeit) определяли весьма различным образом. Вообще под стимулированием понимают такое явление, когда некоторое внешнее воздействие, в смысле причины, запускающей некоторый процесс, но не обязательно с прямым приложением силы. — воздействие, которое и называется «стимулом», вызывает ответ со стороны организма либо в виде некоторого процесса движения (включая любое изменение состояния движения), либо посредством выделения некоторых веществ, т. е. секреции. Когда говорят о стимулируемости, то, во всяком случае для низших организмов, чаще всего имеют в виду «запускаемость» (Auslösbarkeit) движений. Лишь у высших животных разделение труда между нервной и мышечной системами приводит к тому, что эти животные могут принимать и оценивать стимулы, не обязательно отвечая на них немедленным движением.

По-видимому, неизвестно, происходит ли когда-нибудь у самых низших организмов движение без стимуляции. Бактериологи не смогли ответить мне, существуют ли подвижные живые существа, не способные отвечать на стимулы. В принципе можно предполагать, что подвижность, в особенности способность к перемене места, может увеличивать вероятность получения энергии также и в том случае, когда она не сопровождается приобретением информации.

Но у большинства живых существ способность отвечать на стимулы тесно связана со способностью к перемене места, к перемещению. Можно сказать, что первичная и важнейшая функция перемещения состоит в том, что животное избегает опасной ситуации. Возможно, еще более примитивная функция движений тела заключается в том, что организм, стягивая, насколько возможно, свое тело, выставляет против вредных воздействий внешнего мира как можно меньшую поверхность, покрытую сложенной в складки, утолщенной кожей. С этим видом реакции избегания, характерным для многих прикрепленных или медленно движущихся организмов, часто соединяется выделение секретов, служащих для защиты поверхности. Так ведут себя одноклеточные, кишечнополостные (Coelenterata) и другие беспозвоночные, например улитки.

На стимулируемости основаны как те процессы, в которых получается и оценивается лишь текущая информация, без ее накопления (как это было уже описано для некоторых контуров регулирования), так и все те, которые происходят в центральной нервной системе и составляют основу самых высоких функций обучения и памяти. Об этих функциях пойдет речь значительно позже.

4. АМЕБОИДНАЯ РЕАКЦИЯ

Примечательным образом самая обычная и простейшая реакция на стимулы в мире организмов, движение, может быть направлена в любую сторону трехмерного пространства. Амебоидная клетка, состоящая лишь из «голой» протоплазмы, движется таким образом, что в некотором месте ее наружный слой, эктоплазма, становится тоньше. Затем выпячивается нечто вроде разорванного мешка, которое при дальнейшем, локализованном утончении внешней оболочки вырастает в ложноножку, так называемый псевдоподий. Далее содержимое клетки, следуя направлению наименьшего сопротивления, вливается в псевдоподий, основание которого все более наполняется и утолщается, и таким образом вся клетка постепенно движется в соответствующем направлении. Рост псевдоподиев сопровождается утолщением и стягиванием эктоплазмы на той стороне ползущей амебоидной клетки, которая в процессе движения оказывается сзади.

Процесс образования ложноножек и продвижения в их направлении прежде объясняли, предполагая, что их главной причиной являются изменения поверхностного натяжения. И в самом деле, на искусственных, неживых моделях можно весьма изящно имитировать весь этот процесс, меняя поверхностное натяжение шаровидной капли. Но после длительного наблюдения амеб в достаточно естественной среде я пришел к убеждению, что такое объяснение слишком просто. Как я уже давно утверждал, можно непосредственно наблюдать, как плазма амебы непрерывно переходит из золеобразного состояния в гелеобразное и обратно, оставаясь жидкой внутри клетки в основании ложноножки, где она протекает вперед, и снова застывая, как текущая лава, при соприкосновении с внешним миром, т. е. с водой или дном сосуда. То, что при поверхностном рассмотрении кажется уменьшением поверхностного натяжения и что в самом деле производит такое же механическое действие, — это частичное растворение гелеобразной эктоплазмы, начинающееся изнутри в том месте, где должен образоваться псевдоподий. Это представление, основанное на простых наблюдениях, было впоследствии полностью подтверждено исследованиями Л. фон Гейльбрунна. Когда поверхность подвергается вредному раздражению, отчего она как будто болезненно стягивается и начинает уползать от раздражителя, это происходит вследствие перехода в гелеобразное состояние жидких до этого частей плазмы, непосредственно примыкающих к раздраженному месту. Стягивание вызывается тем, что переход в гелеобразное состояние сопровождается некоторым уменьшением объема протоплазмы, а это производит такое же механическое действие, как увеличение поверхностного натяжения.