Лекция 1 хок

Лекция 1.
1. Предмет изучения курса ХОК. Коммуникация в живой природе.
2. Коммуникация в живых системах с точки зрения биосемиотики и
теории информации.
3. Уровни коммуникативных взаимодействий в живых системах.
4. Понятие об общеорганизменной регуляторной химической
коммуникации
1. Предмет изучения курса ХОК. Коммуникация в живой природе.
Что составляет предмет нашего изучения?
Сравните:
 Химические основы коммуникации
 Основы химической коммуникации
Интуитивно понятно, что «химические основы коммуникации» ≠
«основы химической коммуникации». Действительно, в обоих случаях речь
идет о коммуникации. Но в первом мы говорим о химических основах
(=принципах) коммуникации вообще, в то время как во втором – о
химической коммуникации, и только на базовом уровне. Разница этих двух
понятий очевидна.
Итак, основной предмет нашего изучения – коммуникация на
химическом (=молекулярном) уровне.
Коммуникация - ж., франц. сообщение, пути, дороги, средства связи,
…коммуникационный, к сообщениям относящийся (словарь живого
великорусского языка В.Даля).
Коммуникация (от лат. сommunico - делаю общим) - в широком смысле
- обмен информацией между индивидами посредством общей системы
символов (т.е. сигналов). Коммуникация может осуществляться вербальными
и невербальными средствами. Различают механистический и деятельностный
подход к коммуникации.
Коммуникация - в механистическом подходе - однонаправленный
процесс кодирования и передачи информации от источника и приема
информации получателем сообщения.
Коммуникация - в деятельностном подходе - совместная деятельность
участников коммуникации (коммуникантов), в ходе которой вырабатывается
общий (до определенного предела) взгляд на вещи и действия с ними.
Что же есть коммуникация в живой системе?
При взаимодействии живых систем со средой обитания возникает
необходимость оценки изменения условий среды и соответствия им, что и
составляет сущность информационной связи, т.е. коммуникации.
Информационная связь проявляется во взаимодействии трех основных
элементов одной системы:
 источник информации;
 канал связи (передача соответствующей информации
посредством различного рода сигналов);
 получатель информации (живые системы, воспринимающие и
адекватно реагирующие именно на данную информацию).
При таком подходе информационная связь представляет собой не
информацию вообще, но функциональную информацию. Такая связь обязательное условие существования живой системы, любого уровня
сложности, от субклеточного до биосферного. (Здесь уместно вспомнить
основные уровни организации живой материи).
На каждом уровне реализация коммуникативных взаимодействий
имеет специфические черты. (раскрыть)
2. Коммуникация в живых системах с точки зрения биосемиотики и
теории информации.
Биосемиотика (от bios, жизнь и semion=sign, знак) - это
междисциплинарная область теоретических и эмпирических исследований,
анализирующих коммуникации и значения, смыслы в живых системах.
Знаковые процессы, в масштабах от молекулярных до биосферных и
эволюционных, изучались в течение всей истории биологии. Однако при
этом очень часто описания информационно-коммуникативных аспектов
живых систем считали лишь метафорическими, полагая, что суть их можно
понять с помощью физических и химических описаний. В биосемиотике же,
напротив, информационные знаковые процессы рассматриваются как
исконная, базовая система феноменов жизни, требующая нового понимания.
Уже очевидно, что наличие знаков, значений и смыслов - специфическая
фундаментальная особенность живых систем, включая разумные, - начиная с
их молекулярной организации.
Биосемиотика исследует знаковые системы разных уровней молекулярно-биологического
(генетический
код),
внутриклеточного
(сигнальные
пептиды),
межклеточного
(медиаторы,
иммунные
взаимодействия), внутриорганизменного (гормоны, условно-рефлекторные
реакции) и межорганизменного (телергоны, феромоны, аттрактанты).
Следует добавить, что коммуникации людей, включая и многообразные
феномены культуры - это очень сложные и высокоразвитые производные
систем коммуникаций животных - гораздо более простых, но всё же
аналогичных человеческим; большинство аспектов деятельности людей - от
личностных мотивов до политических событий и объектов техносферы имеют биологические основы.
Первые основные концепции биосемиотики сформулировал в своих
работах немецкий биолог, живший в Эстонии - Якоб фон Экскюль (Jakob von
Uexkull, 1940). Однако термин “биосемиотика” появился значительно позже,
считают, что его автор - наш соотечественник Ю. С. Степанов (Степанов,
1971). Но недавно эстонский биосемиотик К. Кулль показал (Kull, 1999), что
впервые этот термин, а также три вполне правомерных и сейчас закона
биосемиотики, были предложены за 9 лет до книги Степанова специалистом по нейроанатомии, медицинской психологии и психиатрии
(Rotschild, 1963).
Проблемы коммуникации, т.е. информационного обмена между
элементами системы, интересовали и представителей точных и технических
дисциплин. В 1947-49 годах зародилась кибернетика (Н.Винер, У. Росс
Эшби) и теория информации (К.Шеннон, Г.Кастлер). Для них характерны
общие подходы, как к живым, так и к техническим и языковым системам. С
1950-х гг. эти две дисциплины, их концепции и формулы, стали основами для
ряда
новых
интересных
философско-кибернетических
концепций
мироздания, жизни, эволюции, разума и культуры.
Теория информации дает возможность охарактеризовать системы
передачи информации в некотором сообщении и измерить ее количество.
Любая система, участвующая в информационном обмене (т.е.
коммуникативном взаимодействии) состоит из следующих обязательных
компонентов:
Источник
информации
Передатчик
(кодирование)
Канал
передачи
Приемник
(декодер)
Адресат
Эта схема весьма удобна и для понимания принципов коммуникации (обмена
информации) на разных уровнях организации живых систем, для каждого из
которых
существует
определенный
уровень
коммуникативных
взаимодействий.
3. Виды и уровни коммуникативных взаимодействий.
Выделим
основные
виды
коммуникативных
взаимодействий
(=коммуникативных модальностей), реализующихся в живых системах.
Коммуникативные модальности
(в живых системах)
Вербальная
Невербальная
звуковая
визуальная
тактильная
химическая
Способы реализации каждой модальности зависят от уровня организации
живой системы и носят видоспецифичный характер.
На субклеточном уровне основную роль в информационном
взаимодействии играет химический информационный канал. Примером
может служить любой этап биосинтеза белка – и транскрипция, и трансляция
суть передача информации посредством химических веществ. Однако
известны и физические факторы, например, акустические или
электромагнитные колебания, которые влияют на внутриклеточные
процессы, приводя к нарушению экспрессии генов.
На клеточном уровне живые системы получают информацию из
окружающей среды, как правило, в виде световых или химических сигналов.
Если одноклеточный организм способен самостоятельно перемещаться, то
сигналы, привлекающие его, носят название аттрактантов. В этом случае
клетка будет двигаться в направлении усиления сигнала, т.е. к источнику
сигнала. Отпугивающие вещества – репелленты – вынуждают
одноклеточный организм перемещаться в сторону ослабления сигнала, т.е. от
его источника. Приведенная ниже схема передачи внешних сигналов у
одноклеточных (а) и многоклеточных (б) организмов заимствована из статьи
П.П. Филиппова (СОЖ, 1998, №3, с. 28-34).
На
суборганизменном
(внутриорганизменном)
уровне
передачу
информации осуществляют медиаторы и гормоны. Для передачи
информации сигнальное вещество поступает в кровь (эндокринный путь) или
межклеточное пространство (паракринный путь) и затем рецептируется
клеткой-мишенью, что и приводит к формированию ответа.
На организменном уровне (уровне многоклеточных организмов) выделяют
две ступени восприятия и передачи сигналов. Первая - уровень целого
организма (информация поступает из внешней среды и воспринимается
сенсорными органами различной модальности), вторая - уровень
межклеточных взаимодействий (осуществляется, в основном, посредством
химических сигналов).
Надорганизменный уровень предполагает информационное взаимодействие
между особями в пределах популяции, представителями различных видов,
систематических групп, экологических ниш. Такое многообразие
коммуникативных
процессов
предполагает
разнообразие
видов
коммуникативных модальностей, обеспечивающих восприятие и передачу
сигналов. Независимо от природы сигнала (химическая, звуковая и т.д.) и
конечной формы ответной реакции живой системы (групповая или
индивидуальная, поведенческая или физиологическая и т.д.), обязательным
элементом в коммуникационной цепи является формирование клеточного
ответа в ткани того или иного органа отдельного организма.
4. Понятие об общеорганизменной регуляторной химической
коммуникации
Главной функциональной основой информационной связи является
общеорганизменная регуляторная химическая коммуникация (ОРХК).
Именно благодаря ей осуществляется трансформация информационного
сигнала в биологических системах, что приводит к их адекватной ответной
реакции, соответствующей полученной информации. На организменном
уровне
регуляторная
химическая
коммуникация
осуществляется
специфическими биологически активными веществами, изначально в
эволюции занимающими ключевые позиции в регуляции клеточного
метаболизма. Важно то, что эти вещества являются сходными у всех
представителей биоты, что определяет универсальный характер феномена
регуляторной химической коммуникации и, соответственно, принципиально
сходный механизм регуляции функционирования живых систем любого
уровня организации. В процессе жизнедеятельности организмов многие из
этих биологически активных веществ поступают в окружающую среду, где
они (наряду с другими метаболитами) могут выступать в роли
информационных сигналов в соответствующей информационной связи.
Например, от плотности популяции зависит рождаемость у многих
беспозвоночных животных.
Со времени образования многоклеточных животных ОРХК получила свое
морфологическое выражение в формировании нейросекреторной, нервной и
эндокринной систем, функционально взаимосвязанных. Согласно новой
интерпретации сущности явления нейросекреции, эволюции и функции
основных элементов нейроэндокринной системы это явление присуще всем
представителям животного царства (Поленов, Кулаковский, 1993). Также
показано, что нейроэндокринная система в целом функционирует таким
образом, что на протяжении большей части жизненного цикла организмов
нейрогормоны постоянно, причем в избыточном количестве, присутствуют в
их крови (циркулирующей жидкости). Такой избыток является своего рода
стратегическим резервом, который будет использован при определенных
изменениях данных условий жизни. Благодаря наличию таких резервов,
особь из оптимальных условий своего существования может сразу
адаптироваться во всем своем толерантном диапазоне. При отклонении
условий жизнедеятельности организма от оптимальных изменяется и
функционирование элементов ОРХК, обеспечивающих регуляцию функций
согласно изменившимся условиям. Следовательно, любой организм,
находящийся в оптимальных условиях своей жизнедеятельности, имеет в то
же время постоянную возможность и готовность существовать за пределами
этих оптимальных условий. Такие функциональные особенности всей
системы ОРХК являются основой существования любой живой системы и ее
модификаций (адаптации) при взаимодействии со средой обитания согласно
соответствующим информационным связям