Заказ работы

Заказать
Каталог тем

Самые новые

Значок файла Моделирование электротехнических устройств и систем с использованием языка Си: Метод указ. /Сост. Т.В. Богдановская, С.В. Сычев (6)
(Методические материалы)

Значок файла Механическая очистка городских сточных вод: Метод. ука¬з./ Сост.: к.т.н., доц. А.М. Благоразумова: ГОУ ВПО «СибГИУ». – Ново-кузнецк, 2003. - 29 с (6)
(Методические материалы)

Значок файла Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине “Бухгалтерский управленческий учёт” / Сост.: Щеглова Л.П.: СибГИУ. – Новокузнецк, 2003. – 18с (4)
(Методические материалы)

Значок файла Исследование элементов, узлов и устройств цифровой. вычислительной техники: Метод. указ. / Составители: Ю.А. Жаров, А.К. Мурышкин:СибГИУ.- Новокузнецк, 2004. - 19с (7)
(Методические материалы)

Значок файла Операционные усилители: Метод. указ. / Сост.: Ю. А. Жаров: СибГИУ. – Новокузнецк, 2002. – 23с., ил (5)
(Методические материалы)

Значок файла Исследование вольт-амперных характеристик биполярных транзисторов: Метод. указ./ Сост.: О.А. Игнатенко, Е.В.Кошев: СибГИУ.- Новокузнецк, 2004.-11с., ил (4)
(Методические материалы)

Значок файла Знакомство со средой MatLab. Приемы программирования (5)
(Методические материалы)

Каталог бесплатных ресурсов

МОЛЕКУЛЯРНАЯ КИБЕРНЕТИКА В ОКЕАНЕ НАУКИ


Еще в 60-е годы был сформулирован тезис: человечеству необходимо осознавать свою генетическую природу. Но тогда он был постулатом генетиков, а сегодня стал популярен не только среди специалистов очень широкого круга наук, вплоть до археологов, но и вообще среди людей, задумывающихся о происхождении человека, смысле жизни, будущем планеты. И если сегодня уже каждый школьник слышал, что такое ДНК, то исследователи из самых разных областей знания стремятся к целостному представлению о системном молекулярно-генетическом уровне исследований в вышедших на приоритетный уровень развития науках о жизни. С этой целью "НВС" и предлагает читателям публикуемую ниже статью.

* * *

Сначала была кибернетика

Концепция молекулярно-генетических систем управления (МГСУ) возникла в середине 60-х годов как приложение идей и методов кибернетики для описания, анализа и моделирования явлений молекулярно-генетической организации. К этому времени в теоретической кибернетике были получены крупные результаты, открывшие возможность обосновать и решить эти проблемы. Дж.Фон Нейман разработал основы теории самовоспроизводящихся автоматов, имея ввиду проблемы и прообразы из генетики и молекулярной биологии. К.Шеннон, Л.Бриллюэн и др. прояснили понятие количества информации. А.Ляпунов и С.Яблонский описали центральный объект кибернетики -- системы управления, а И.Полетаев уточнил понимание "информации по смыслу", физических особенностей актов управления, принципа лимитирования в сложных системах. Кибернетика была активной и бурно развивавшейся наукой, приложение которой пытались найти в самых разных областях знания.

Однако далеко не везде это было эффективным. Главным критерием успеха оказалась адекватность природы реальных объектов конкретных наук принципам и идеям кибернетики. "Молодые" науки генетического профиля оказались благодатным полем приложения кибернетических идей. Во-первых, представление о кодировании наследственных свойств в структуре генов было как бы органически присуще самой идеологии генетики, хотя и в расплывчатой форме. В 30-40-е годы оно высказывалось многими корифеями генетики. После создания Дж.Уотсоном и Ф.Криком двухцепочечной модели ДНК (1953) физик-теоретик Г.Гамов впервые явно сформулировал проблему генетического кода как ключевую проблему кодирования генетической информации. Во-вторых, к середине 60-х годов молекулярная генетика разобралась в проблемах физической природы генов (ДНК, РНК) и организации основных генетических процессов: репликации, транскрипции, трансляции, мутирования, рекомбинации и др. И уже были крупные успехи: расшифровка генетического кода, открытие информационной РНК, регуляторных генов и белков, оперонов, знаков пунктуации и управления и т.п. Любопытно, что кибернетическая терминология с самого начала была присуща молекулярной генетике, именно в этих терминах формулировались и решались многие ее фундаментальные проблемы. Однако, первоначально это делалось скорее в виде ярких научных метафор, чем содержательных научных понятий. Назрела необходимость последовательного и конструктивного построения молекулярной кибернетики -- системы понятий и методов описания и моделирования молекулярно-генетических систем клеток как систем управления.

Первые попытки обоснования и развития концепции молекулярно-генетических систем управления (МГСУ) сделаны автором в 1964-1966 гг. под влиянием идей А.Ляпунова. Первоначально она определяла принципы описания, понятия, подходы к формулировке задач и общие проблемы. Данные о конкретных системах были еще довольно бедны. Секвенированные последовательности исчислялись на пальцах одной руки. Тем не менее, на этой основе возникло активное направление теоретических исследований МГСУ, которое в целом продолжается до сих пор. В нем приняло участие несколько поколений математических генетиков новосибирской школы, имена которых теперь хорошо известны: Р.Чураев, Н.Колчанов, С.Родин, В.Куличков, А.Бачинский, В.Соловьев, А.Жарких, В.Шамин, С.Бажан и многие другие. Независимо и параллельно работали также наши коллеги за рубежом: М.Эйген в ФРГ, C.Кауфман в США, Р.Тома в Бельгии, М.Саважо в США. Их результаты существенно укрепили концепцию МГСУ.

Концепция молекулярной кибернетики

Весь опыт молекулярной генетики показывает, что наиболее существенными молекулярными компонентами клетки являются фракции кодирующих биополимеров -- ДНК, РНК и белков. С ними связаны все наиболее важные процессы и свойства клеток: самовоспроизведение, наследование, контроль метаболизма, ферментативный катализ, построение морфологических структур, транспорт веществ, развитие, дифференцировка, иммунитет и т.д. Совокупность кодирующих биополимеров клетки обладает несколькими общими, фундаментальными свойствами:

1) все полимеры построены из малого разнообразия стандартных мономеров; нуклеиновые кислоты -- из 4-х типов нуклеотидов, белки -- из 20 типов аминокислот;

2) функции и свойства конкретных макромолекул определяются почти исключительно их размером, составом и порядком мономеров;

3) клеточная система кодирующих биополимеров способна к самовоспроизведению, т.е. к синтезу всех своих макромолекулярных компонент и отношений между ними при помощи специальных внутрисистемных устройств (ферментов репликации, транскрипции, трансляции, рибосом и т.д.);

4) исполняющие устройства основных генетических процессов сами построены из кодирующих биополимеров и кодируются в генах той же клеточной системы;

5) в клетках имеется система фундаментальных генетических процессов, выполняемых этими устройствами (репликация, транскрипция, трансляция, репарация, рекомбинация, деградация, сегрегация и др.) над всеми фракциями биополимеров.

Эту систему биополимеров клетки мы и назвали молекулярно-генетической системой управления. При ее информационно-кибернетическом описании на первый план выходят принципы организации и управления, самовоспроизведение, информационные процессы, помехоустойчивость, кодирование, память, языки и т.п., а структурные, физико-химические свойства отходят на второй план. В этом случае -- мономеры считаются символами базового алфавита; макромолекулы (гены, РНК, белки) задаются последовательностями символов, или генетическими текстами; системы взаимодействующих генов характеризуются схемами их молекулярных взаимодействия, конструкциями, или генетическими сетями; геномы -- последовательностями символов генов, знаков пунктуации и управления, и других функциональных единиц, т.е. генетическими картами. В целом же МГСУ задается замкнутой конструкцией, т.е. схемой функциональных взаимодействий.

Теперь молекулярные свойства, отношения, функции, записанные в генетических текстах, можно считать генетической информацией, а правила и закономерности ее записи -- генетическим языком. Определяются также и другие понятия кибернетического характер

Размер файла: 55 Кбайт
Тип файла: doc (Mime Type: application/msword)
Заказ курсовой диплома или диссертации.

Горячая Линия


Вход для партнеров