ПОНЯТИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗБЫТОЧНОСТИ БИОСИСТЕМ

ПОНЯТИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗБЫТОЧНОСТИ БИОСИСТЕМ

Избыточность биосистем рассматривается в связи с проблемой эволюции генома позвоночных животных. В физиологии понятие избыточности подвергнуто обсуждению В.И.Федоровым. В.И.Федоров считает, что представления об избыточности в технических системах не в полной мере соответствуют особенностям биологической организации и высказался за выработку положений об избыточности, имеющих общебиологический характер.

В фитоценологии и географии также используется данное понятие. Отмечено универсальное значение избыточности для понимания организации, функционирования и эволюции биосистем всех уровней организации. Для экологии Н.Ф.Реймерс называет "закон избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов организации" и "принцип перехода избыточности в самоограничение". Рассматривая информационные процессы в живых системах, В.И.Корогодин обращается к понятию "поризм", понимая под этим полипотентность информации, включая вероятность заранее непредсказуемых аспектов.

Оценивая качественное своеобразие избыточности, обычно пишут о дополнительных, сверх минимально необходимых структурах, функциональных возможностях, информации, т.е. любых дополнительных средствах и возможностях в организации биосистем, которые обеспечивают их надежное функционирование в вероятных экстраординарных ситуациях. В отличие от искусственных систем, естественные биосистемы могут включать в себя и такие признаки, полезность которых исследователю не удается представить из имеющихся знаний даже в самой отдаленной перспективе. Достаточно вспомнить способность гемоглобина жадно присоединять угарный газ во много раз более интенсивно, чем кислород.

Важнейшие с гносеологических позиций черты избыточности - ее относительность и принципиальная количественная определимость. В теории информации используют две величины информации: реальную - l_R и потенциальную - l_P. Избыточность информации определяют, вычитая из единицы отношение двух этих величин: 1 - l_R/l_P. Подобным образом можно количественно определять любые считаемые проявления избыточности: количество гамет, зигот, клеток, особей и любых других подсистем, функций или их интенсивности и т.д. Формулу для расчета структурной избыточности физиологических систем приводит В.И.Федоров.

На качественном уровне можно констатировать, что избыточные биосистемы, как правило, имеют дополнительные потенции сверх актуально реализуемых. Это значит, что подобные биосистемы ориентированы на функционирование не только "сегодня", но и "завтра", когда вероятны иные условия жизнедеятельности, чем сегодня. В этом смысле биосистемы - носители избыточности обладают свойством прогнозировать вероятные изменения условий функционирования в будущем. Ориентированность организации биосистем на выживание в измененном (относительно настоящего) будущем позволяет провести параллель с телеологическим (или телеономическим) пониманием природы живых систем. Однако если телеология в течение многих веков была основанием для весьма глубоких разногласий в среде ученых, то учение об избыточности может быть сформулировано на основе, лишенной столь значительных противоречий.

Избыточность биосистемы означает сочетание в ее организации различных фрагментов: адаптаций, актуальных в настоящий момент; адаптаций для вероятного будущего (преадаптаций); запасных онтогенетических (биоквантных) потенций для выживания в экстраординарных ситуациях; запасных потенций для эволюционных новообразований; неадаптивных признаков. Для последних признаков не удается обнаружить актуального или хотя бы предполагаемого адаптивного значения. Из приведенного определения следует, что понятие избыточности не является альтернативным понятию адаптивности, ибо запасная потенция может оказаться преадаптацией или основой для адаптивных эволюционных новообразований.

Рис. 1. Основные компоненты организации биосистемы

Используя уже принятые в науке приемы для выражения избыточности систем в наиболее общем виде организацию биосистемы можно представить как

L_BS=L_ad+L_x

где l_BS есть полная структурная информация биосистемы; l_Ad есть информация адаптивной части организации биосистемы; 1_х - вся остальная часть организации биосистемы, включая потенциальные адаптации и инадаптивные элементы. Исследователь может ограничиться включением в l_Ad только реализованных адаптаций или расширить ее за счет потенциальных (депонированных) возможностей биосистемы. Соответственно изменится объем показателя 1_х и сложность выражения.