УМНЫЙ ЭГОИСТИЧНЫЙ ВИРУС
КАК ЭВОЛЮЦИОННЫЙ ЗАРОДЫШ МОЗГА
В.Д.Цыганков
Gr . Ph . D IAIT Информационные технологии, член-корр. IIA , к.т.н.,
директор по науке НПК БИОМЕДИС ( Москва)
Реферат. В статье предлагается авторская гипотез а эволюционного вирусного происхождения живой материи на Земле и, в частности, ее органа – мозга. Приводится общий алгоритм построения теор ии или схема когнитивной молекулярно-генетической общей теор ии мозга. Приводятся примеры экспериментального нейрокомпьютерного моделирования отдельных процессов молекулярно-генетического морфогенеза.
Ключевые слова: вирус,РНК-мир, Функциональная система, интуиция, опережающее отражение действительности, взаимосодействие, симбиоз, обратная транскрипция ДНК, нейрокомпьютер, виртуальность, когнитивность.
Функциональная система (ФС ) как актуальное динамическое нейрофизиологическое образование экстренно возникает или системообразуется с целью полезного результата полезный результат целостного системного образования .
Кто или что цель полезность полезного результата Кто что адекватн ые ресурсы и средства достижения цели? Как результата в будущем виртуального динамического моделирования будущего ФС и вероятностно прогно зируемого состояния и изменения окружающей среды. Интуиция или предчувствие как потенциал ьная возможность, виртуальный ресурс скорее всего может являться тем самым реальным системообразующим фактором, подбирающим по всему мозгу нужные нейрон ы и организующим ритмическую активность возникшей нейрон ной сети в звучание стройного оркестра (по Н.Е.Введенскому) или в ФС.
Член-корреспондент РАН Константин Владимирович Анохин, внук Петра Кузьмича, в Сборнике научных трудов Всероссийской междисциплинарной конференции, посвященной 60-летию появления в науке концепции Искусственного интеллекта (ИИ ), «Философия искусственного интеллекта ». ИФ РАН. Москва. 2016 высказал мысль: «У нас нет теор ии когнитивной науки. Нам нужна третья когнитивная революция, а для того, чтобы она произошла, нужна общая теор ия мозга , но для этого нам нужен поиск новых парадигм ».
Какими схемами, символами, терминами, количественными параметрами можно и следует описать ФС как часть мозга и работу мозга как органа теор ии мозга (ОТМ ), как объекта колоссальной сложности, теор ии, которой на сегодняшний день не существует? Созрела ли методолог ия и инструментарий науки для этого?
В последней (1974) своей публикации, посвященной нейрон у или клетке как функциональной системе, Петр Кузьмич Анохин настойчиво призывал исследователей-нейрофизиологов обратиться к молекулярным основам, как структуры и функциям отдельных нейрон ов, так и целого мозга.
В виде одной из возможных парадигм или гипотез ы я хочу представить на суд читателю свою точку зрения на выше провозглашенную проблему.
1.Умный вирус создает собственный РНК-мир
Алгоритм поиска новых парадигм, путей и методов построения новой теор ии предлагается заимствовать у Альберта Эйнштейна (рис.1).
Рис 1. Интуиция - I , Аксиом ы - A , дедуктивные состояния - S ,
экспериментальные данные – E
(Рисунок А.Эйнштейна 1952)
Основным методом творческой работы мозга ученого и генерации новых знаний А.Эйнштейн считал интуицию I .
Основываясь на реальных фактах и экспериментальных опытных данных Е (рис. 1), не логически индуктивно, а интуитивно imagination , intuition ) I , формулируется, точнее, озаряется или рождается в мозге набор новых понятий или сущностей в виде аксиом A , а от них, через дедуктивные рассуждения и выводы S , к новым экспериментам и фактам E , подтверждающим или опровергающим ранее полученные факты с корректировкой аксиом A * , в последнем случае. И так далее по кругу, в цикле. Чем не знаменитая в мире «Функциональная система » П.К.Анохина (рис. 2)?
Рис. 2. Функциональная система А.Эйнштейна
У Альберта Эйнштейна как и у Петра Анохина в схеме ФС (рис. 2):
E – «Афферентный синтез» (АС ),
I – «Интуитивное озарение
A – «Принятие решения» (ПР ),
S - «Акцептор действия» (АД ) в «Параметрах ожидаемого полезного результата» (ПОР ).
Стрелки вниз к E – «Программа действия» (ПД ) и сами «Действия», мысли и движения (Д ),
E - «Сравнение параметров фактического результата с ожидаемым «Результатом действия» (РД ), а при несовпадении возникает «Обратная афферентация» (ОА ) и новый «Афферентный синтез» (АС* ),
Кривая стрелка вверх I с новым смысл ом принятия решения A * - корректировка * аксиом атики (ПР* ) (рис.2).
Интуиция – это сложный процесс в сложной многоклеточной системе до сих пор до конца не получивший объяснения.
А нельзя ли найти ответ на происхождение этого алгоритм а и его морфологической и биофизической реализации на простейшем одноклеточном уровне бактерии и, даже на более раннем уровне, пограничном с живой материей, на уровне простейшего РНК-вируса?
Возможно ли допустить, что вирус настолько умный и тоже использует свою интуицию для актуализации и материализации предстоящего своего функционирования и поведения?
Что вирус совсем не глупый и за 4 миллиарда лет своего эволюционного существования на Земле сумел противостоять целому комплексу разрушительных факторов и приспособиться к отсутствию ряда жизн енно необходимых физических условий и параметров, вызывает удивление и восхищение! Это следующие факторы: абсолютная темнота, отсутствие кислорода, сверхвысокие и сверхнизкие температуры, низкое и высокое давление атмосферы и воды, ядовитые химические, радиационные, физические и др. разрушающие воздействия, межвидовая конкуренция и эволюционный отбор. Эволюция человеческого мозга длится около 50-70 миллионов лет. Это мгновение в масштабе 4 млрд. лет - периода эволюции вируса. У него было время подумать и модифицировать себя так, что ему не понадобились: ни свое тело, ни энерги я, ни метаболизм вместе с его внутриклеточной кухней, ни вначале цитоплазма клетки с ее мембраной, ни фоторецептор ы до появления одноклеточных сине-зеленых водорослей, далее ни одноклеточных прокариот, и даже не нужен многоклеточный коллектив сородичей и т. д.
Как всё живое на Земле, так и мозг, клетка и вирус имеют характерные точки – моменты и периоды своего существования или жизн енного цикла (рис. 3).
Жизн енный цикл (Тц) и время жизн и (Тж) живой системы и мозга как ФС
Рис. 3 Три периода I , II , III времени жизн и (Тж) всего живого:
от момента рождения ( U = 0) к смерти ( U >= 3 n ) [4, 5]
Как бы это всё могло начинаться (рис. 4).
Рис. 4 Как зарождение живой системы могло бы начинаться
Последовательность эволюционных этапов и процессов представим следующим образом [1, 2].
Из репликации РНК à путем обратной транскрипции ДНК à к примитивной клетке с метаболизмом à возникновение набора специализированных клеток-бактерий à захват вирусами ДНК и превращение любой клетки в стволовую клетку (СК) à дифференцировка в многоклеточный организм à в мозг как специализированный орган управления и координации в организме
2.Жизн енный цикл (Тц ) или ФС интуитивной жизн и вируса
Как и всякая живая система (ЖС ), вирус также имеет свой жизн енный циклТц и собственное время жизн и Тж . Пока вирус не прикреплен к клетке, он находится в кристаллически-подобном состоянии покоя и называется вирионом [1, 2] .
Жизн енный цикл Тц вируса состоит из следующих циклических этапов или стадий:
1 .Прикрепление к клетке и дистанционное взаимодействие и связывание белков рецептор ов клетки-хозяина с вирусом, а до этого происходит процесс оживания вируса как на рисунке 5 ниже.
Рис. 5 Поэтапное пространственно-энергетическое оживление, начало чувствования или функционирования вируса
2 .Внедрение вируса, целиком или только инфекционной
рибонуклеиновой кислоты (РНК ),
3.Разделение РНК и капсида
4 .Встраивание РНК в клетку- хозяина и транскрипция. У РНК - вируса вначале - обратная транскрипция РНК (ключевой этап эволюции вируса!) à ДНК (на рис. 6 переход от 4 к 5) и разборка ДНК клетки-хозяина,
Рис.6 Обратная транскрипция ДНК в клетке-хозяина
5.Трансляция. Синтез структурных белков вируса,
6. Процессинг. Образование иРНК из яРНК, ее модификация и удаление нитронов,
7.Репликация. Удвоение молекул.
8.Сборка вирусных частиц,
9.Почкование и Экзоцитоз - Выход целых вирусных частиц из клетки хозяина и ее гибель.
3.Обратная транскрипция ДНК и возникновение симбиоза вируса с клеткой-хозяина как постоянного носителя вируса
Функциональная специализация вирусов в эволюции и коллективный симбиоз.
Любой специализированный вирус может из захваченной клетки-хозяина и не выходить, а образовывать с ним совместную жизн ь или симбиоз. Примером такого симбиоза может быть одноклеточная митохондрия со своей собственной ДНК и своим генетическим кодом, кодирующим эволюцию геном ов видов, и которая, в свою очередь, поселилась и размножилась во всех клетках многоклеточного организма. Возникло п оловое размножение бактерий и рождение стволовой клетки [1, 2].
Огромное разнообразие видов вирусов на Земле и отбор в процессе миллиарда лет эволюции могли постепенно создать из вирусов всю существующую ныне совокупность разновидностей генов и эгоистично овладеть всей молекулой ДНК клетки-хозяина,преобразовавее в набор генов из своих коллег генов-вирусов или в геном стволовую клетку (СК ). Из нее путем дифференцировки (рис. 7) рождались и усложнялись новые организмы.
Рис. 7 Из стволовой клетки (СК), через переходные формы,
состоящие из специализированных клеток, к целому органу – мозгу
4.Информационный геном личности или генератор субъективной реальности (СР ) нейрокомпьютера «ЭМБРИОН»
На рис. 8 показана схема нейропроцессора нейрокомпьютера «ЭМБРИОН» как СК -геном а псевдостволовой клетки и генератора импринтных нейрон ных структур электронного мозга [3, 4, 5].
Рис. 8 Информационный 3- 10-атом нейрокомпьютера
Ниже на рис 9 представлен пример количественного моделирования на нейрокомпьютере возникновения в момент U = 0 времени дискретного виртуального пространства в виде набора множества возможных вероятных состояний личности или ψ ( U ) - субъективной реальности (СР ), а также влияние филогенеза ( S =110 ) на интуитивный выбор события в настоящий Uk момент ( U 2 = 1 ) субъективного времени U .
Рис. 9 Возникновение Субъективной реальности ψ ( U ) в момент U = 0,
а в момент U 2= 1 возникновение интуитивного предвидения [3, 4, 5]
5.Вирусное инфицирование
как Функциональная система П.К.Анохина
Жизн ь вируса до и после внедрения в клетку-хозяина как вариант жизн и специфической стволовой клетки СК ) со своим этапом дифференцировки как выше показано на рис. 7 и дальнейшим формированием и развитием органа до законченного зрелого «организма» - вирусной частицы, покидающей, в конце концов, клетку-хозяина, или остающегося в нем жить постоянно, можно представить в виде функциональной схемы П.К.Анохина (рис. 10).
Рис. 10 ФС вирусного инфицирования
6.Этапы морфогенеза в нейрокомпьютере P / S зародыша СК-геном а
Нейрокомпьютер «ЭМБРИОН» позволяет получить количественную модель морфо- и системогенеза ансамбля отдельных взаимосвязанных и взаимно функционирующих клеток (рис. 11) или морфогенеза структур целого мозга в онтогенез е (рис. 12).
Рис. 11 Диаграмма развития из зародыша (СК)
виртуальной нейрон ной сети электронного мозга нейрокомпьютера
Этапы морфогенеза живого мозга из его СК-геном а [4].
Рис. 12 Морфогенез мозговых структур живого мозга (обозначения в [4])
7.Мозг как орган многоклеточного организма
Итак, общая когнитивная биологическая теор ия мозга (ОТМ ) должна представлять собой теор етическое в терминах молекулярно-генетического языка [1, 2, 8] описание процесса дифференцировки стволовой клетки (СК) в виде иерархии функциональных систем П.К.Анохина. Геном СК состоит из эгоистичных взаимосодействующих генов-вирусов, которые в ходе дифференцировки стволовой клетки формируют мозг в виде специализированного управляющего и координирующего многоклеточного органа единого семейства клеток целого многоклеточного организма [6, 7, 8].
ЛИТЕРАТУРА
1.Марк Хендерсон Генетика. 50 идей, о которых нужно знать. М:. Фантом Пресс. 2016.- 208 с.
2.Дж. В. Шамари Биология. 50 идей. М:. Фантом Пресс. 2017.- 208 с.
3.Д.Эббот, П.Дэвис, А.Пати (ред) Квантовые аспекты функционирования биологических структур. Научное издание. Долгопрудный. Издательский дом «Интеллект». 2014.-320 с.
4.Цыганков В.Д. Нейрокомпьютер и мозг. Учебное пособие. М:. СИТНЕГ. 2001.- 248 с.
5.Цыганков В.Д. Виртуальный нейрокомпьютер «ЭМБРИОН». М:. СИНТЕГ.
2005.- 184 с.
6. Цыганков В.Д. Физическая система для моделирования мозга и искусственной небелковой живой материи. М:. Издательство «ПЕРО». 2016.- 72 с. http :// embrion 100. blogspot . com /
7.Цыганков В.Д. Виртуальность и сознание. М:. Издательство «ПЕРО». 2016.- 412 с. http :// embrion 100. blogspot . com /
8.Ричард Уотсон Будущее. 50 идей. М:. Фантом Пресс. 2014.- 208 с.
15 июня 20018 г. Москва