Многие процессы жизнедеятельности осуществляются по программе, записанной в молекулах ДНК. Реализация её не может осуществляться механически, как, скажем, последовательность процессов на заводе-автомате. Ведь каждая биомолекула функционирует в меняющейся химически активной среде. У каждой из них своя судьба, свой жизненный цикл.
Для координации процессов в клетке служат ферменты. Они опознают определённые типы молекул и переносят в нужное место, где в работу включаются другие ферменты. Так происходят питание, передача и накопление энергии, выделение ненужных веществ, расшифровка и передача генетической информации. Действие ферментов, в свою очередь, тоже регулируется на молекулярном уровне.
Эти сложнейшие процессы постоянно идут в каждой клетке организма в сложнейших условиях, порой при нестандартных ситуациях. От таких систем распознавания требуется оперативность, точность, надежность. Неполадки должны в кратчайшие сроки выявляться и исправляться. Точная диагностика тоже требует нетривиальных операций распознавания.
Живая клетка не может действовать как механизм. У неё регуляция происходит на всех иерархических уровнях по принципу «каждый знает своё дело, и лучше ему не мешать».
Например, в синапс на контакте нервных клеток поступает ацетилхолин, который вырабатывается в окончании нерва. Эти молекулы переносятся в пузырьках, которые распознаются клеточной мембраной, выпускающей их в зону контакта.
Расположенная внизу мембрана другой клетки с помощью специальных рецепторов распознаёт ацетилхолин и передаёт импульсы-сигналы в более глубокие области клетки (всего рецепторов около 13 тысяч на один квадратный микрон). Избыток ацетилхолина после переработки поступает вновь в клетку в виде холина и ацетата, снова начиная цикл превращений.
Иммунное распознавание проводится не просто по химическому составу молекул, а по их индивидуальным особенностям. Даже типовые органические молекулы индивидуальны! Несмотря на подобие в общих чертах, они имеют некоторые особенности, которые также распознаются. Подчас приходится подавлять такое тонкое распознавание с помощью иммунодепрессоров, противодействуя реакциям отторжения пересаженных тканей, органов.
Иммунная система на молекулярном уровне осуществляет способность живого существа отличать себя от окружающей среды. Организм сохраняет свою индивидуальность благодаря способности распознавать чужеродность.
Процессы молекулярного распознавания сказываются на поведении животных, экологических особенностях организмов, их образе жизни. Так, оплодотворяются яйцеклетки у многих животных, живущих в воде, вне организма. Сперматозоиды должны выделить яйцеклетку из огромного количества других объектов. При опылении растений пестик также опознает пыльцу данного вида.
В Биосфере идут постоянные «биологические игры», суть которых – выбор оптимального поведения для сохранения и распространения жизни. А там, где необходим выбор, в той или иной форме осуществляется распознавание образов и проявляется разум.
Животное с нервной системой отличается разумным поведением (хотя бы в зачаточных формах) и его необходимым компонентом: умением распознавать разнообразные образы на уровне целого организма. Как мы уже говорили, на первых этапах развития нервной системы у эмбрионов высших животных нейроны образуются со скоростью лавины. Растущие клетки чутко взаимодействуют, образуя ткань организма, где всё выверено до ничтожных долей миллиметра.
Могла ли сформироваться на разных уровнях, начиная с атомно-молекулярного, такая динамичная система жизнедеятельности на основе случайных мутаций и генной комбинаторики? Невероятно! Тем более что каждый организм существует не сам по себе, а в контактах с другими организмами и вообще с окружающей средой, где он выполняет определённые функции.
Экологические связи животных и растений, многие биохимические круговороты неплохо изучены в виде отдельных схем. Система реальных связей в природных условиях озера или лесного массива настолько сложна во времени и пространстве, что воспроизвести её вряд ли возможно. Сбор фактов может и дальше идти успешно, но их осмысление уже теперь заходит в глухие тупики.
Кроме распознавания образов для живого существа нужна способность хранить и использовать полученную информацию. Английский учёный Стивен Роуз в книге «Устройство памяти. От молекул к сознанию» (1995) отметил: «Человеческая память… закодирована в десяти миллиардах нервных клеток, образующих наш мозг, и в десяти триллионах связей между этими клетками».
(Надо лишь иметь в виду, что памятью обладают любые клетки, а хранят информацию и неживые объекты.)
