А.С. К тому же - и лося, и змеи…
С.Ч. Эта проблема многосторонности и соединенности в одном здесь и представлена, в эмблематике она очень четко осознается как суть и в некотором смысле квинтэссенция биосемиотики.
А.С. Один мой коллега, вроде бы тоже выступавший у Вас - Раутиан Саша - как-то в беседе сказал мне (и я, подумав, согласился), что клетка устроена сложнее, чем солнечная система, и сложнее, чем Галактика. Парадоксально, но малые объекты - живые - по сути дела сложнее, чем макрообъекты. Ведь поведение планет в небесной механике И. Кеплера - гораздо проще, чем даже система регуляции какого-либо одного гена. И в этом смысле мы, биосемиотики и биологи вообще (а мы оба по образованию - биологи, а Сережа ещё и филолог), - мы оказываемся в очень своеобразной ситуации. Дело в том, что, на мой взгляд, биология принципиально отличается от всех других естественных наук - тем, что мы имеем дело с объектами, которые по сложности стоят гораздо ближе к нам самим, чем к тем приборам, с помощью которых мы их наблюдаем. Например, мы наблюдаем клетку. Клетка - это минимальная живая система; любые экстракты из неё, бесклеточные системы транскрипции и трансляции, - это лишь суррогатные, искусственно поддерживаемые её фрагменты. Реально живёт клетка. А минимальный геном, необходимый для жизни клетки (как показали наши американские коллеги, сравнив полностью прочитанные геномы очень разных бактерий), теоретически - 250 разных конкретных генов, ареально - 470 (таков минимальный известный геном - у паразита Mycoplasma genitalium). Это - почти полмиллиона нуклеотидов, сложнейшая программа.
Итак, сами мы являемся очень-очень сложными системами и, когда речь идет о феноменах жизни, наблюдаем мы очень сложные системы - начиная с самых простых прокариот. А наблюдаем мы их как бы через некую приборно-методическую «щелочку», вроде замочной скважины. Здесь мы, извиняюсь, - как бы вуайеристы. Ситуация - как в индийской притче про трёх слепых и слона. Один видит и описывает хобот, другой - хвост, третий - ногу.
Все описания - разные, каждый говорит, что познаёт слона, и он-таки прав, но - познаёт лишь фрагментарно… Значит, нам надо так подбирать ракурсы и рассматривать биологические ситуации, чтобы все-таки реконструировать живой объект.
Так вот: реконструировать его как раз и позволяют концепции семиотики. В них та или иная биосистема реконструируется в целом, с её холистическими феноменами; рассматривается, как система в целом интерпретирует отдельные свои элементы, отдельные сигналы, знаки - как внешние, так и внутренние. В «классических» кибернетике и теории информации, на тот или иной конкретный сигнал (signal) следует определённый конкретный ответ. А вот согласно представлениям семиотики, один и тот же знак (sign) может быть интерпретирован по-разному - в зависимости от конфигурации системы, от её общих и локальных особенностей. Это, как выражаются философы, - холистический взгляд. В этом смысле и для биологии, и для изучения всех феноменов культуры (так называемых артефактов - продуктов цивилизации), в принципе очень продуктивны межсистемные аналогии. Теперь их уже можно изучать и в компьютерах - в виде обобщающих имитационных моделей.
С.Ч. Здесь дело, как мне кажется, ещё более интересно обстоит с точки зрения методологии. Важнейшая оппозиция, под знаком которой прошел весь 20 век, это оппозиция холистического и редукционистского подхода. В некотором смысле биосемиотика, как и натуралистическая биология в целом, - это одна из самых радикально холистических концепций, концепция радикально не-редукционистская. В биосемиотике так или иначе в центре внимания оказывается категория смысла.
В методологическом отношении чрезвычайно интересно то, что, как мне кажется, контакт идет даже не столько с какой-нибудь семиотикой художественной литературы, а с семиотикой того, что называется, ограниченными подъязыками.
Ограниченные подъязыки - это варианты общенациональных или интернациональных языков, которые обслуживают какие-то специализированные области деятельности - право, технику, науку и т.д. Хотя такие подъязыки в чем-то (чаще всего в специальной лексике) сложнее общеупотребительного языка, в целом они заметно проще и беднее общелитературного и разговорного языка. Поэтому они оказываются эталонными - именно эталонными, а не модельными - объектами, которые возможно исследовать со степенью дробности и детальности, сопоставимой с их организацией. Изучение таких объектов дает опыт очень интересной работы совершенно нередукционистского типа, представляющей знания не как свёртку данных, а как некоторую их упаковку, но не редуцирующего типа. Тем не менее, изучение ограниченных подъязыков - принципиально интерпретирующая дисциплина. В связи с этим нужно обратить внимание на то, что к семиотическим объектам - к языку, эмблемам, символам, к биосемиотическим образованиям - существуют разные подходы.
Во-первых, существует очень старая традиция интерпретации, насчитывающая в Европе, по крайней мере, 2,5 тысяч лет, - герменевтика. Я, как раз, кроме всего прочего, представляю то, что называется биогерменевтикой, которая является одной из ветвей биосемиотических занятий. Главным для герменевтики является проблема интерпретации, ее традиционные техники, которые сложились в связи с задачами интерпретации Священного Писания примерно в 4-6 веках от рождества Христова. Оказывается, что как раз эти техники интерпретации могут быть эффективно использованы для объяснения того или иного типа поливариантности, о которых говорил Саша в связи с биосинтезами. Другие, например, собственно семиотические, техники интерпретации для этого менее пригодны. Таким образом, для того чтобы разбираться с семиозисом в живых организмах, приходится уходить сразу в середину первого тысячелетия после Рождества Христова.
А.Г. Всё-таки за те годы, что существует это направление, вам удалось не доказать, но хотя бы интуитивно понять, что всё живое говорит на одном языке? Что даже те попытки семиотического осмысления того, чем мы владеем, - языка, которые были сделаны, как вы сказали, на своей «рубашке» (которая ближе к телу), на естественном языке, вполне соотносимы с синтезом белка, скажем, или с обменом информации между двумя клетками? То есть - код общий?
С.Ч. С одной стороны, первое, что чрезвычайно важно, - и здесь можно показать портрет Гамова - это то, что уже после того, как были открыты правила Чаргаффа, после того, как Уотсоном и Криком была расшифрована двойная спираль, оставалось, в общем, непонятно, зачем всё это хозяйство нужно. И только физик Гамов предложил идею, что это и есть кодовая система. При этом действительно код оказался, скажем так, почти универсальным. Это «почти» нужно специально расшифровывать, и это, может быть, сейчас не очень важно. Это одна сторона дела.
А вторая сторона дела, оказывается, связана вот с чем. Обратимся к схеме «Устройство знака». Ее симметричность связана вот с чем. Оказывается, что при всём разнообразии понимания того, что такое знак, тем не менее, существует семиотика порождения текста (на этой схеме это будет левая часть) и семиотика рецепции, восприятия текста (правая часть схемы). Дискуссия о том, правая или левая часть схемы есть схема знака, и какой (в соответствии с этим) должна быть семиотика, является, в общем-то, дискуссией тупоконечников и остроконечников. В рамках же теории речевых актов становится понятным, что надо рассматривать и то, и другое. Но реального рассмотрения процессов семиозиса с точки зрения прагмалингвистики, по существу, не осуществлялось.
Мной развивается представление о таком принципиально двойном рассмотрении природы знака как процесса, где соответственно рассматривается и синтез знака, и его интерпретация. И на этом уровне оказывается, что с помощью этой схемы описываются самые разнообразные процессы, о которых мы будем говорить сегодня, это процессы и чтения генетического кода, и иммунного опознания, и синаптической передачи, и, скажем, опознания спермиями яйцеклетки или зрительных образов и естественного языка. И в этом смысле, мне представляется, что эта схема оказывается в чрезвычайно высокой степени универсальной.
Давайте мы сейчас посмотрим схему биосинтеза белка и на ней это поясним. Здесь дана принципиальная схема биосинтеза белка. Итак, у нас имеется (показана наверху) молекула ДНК, знаменитая двойная спираль, на разных фрагментах которой как на матрице синтезируется два типа рибонуклеиновых кислот (РНК). Длинная информационная РНК (и-РНК), которая насаживает на себя несколько рибосом, и маленькие, коротенькие (они нарисованы внизу) т-РНК, транспортные РНК. Эти т-РНК садятся на и-РНК, после чего и-РНК с сидящими на ней т-РНК протаскиваются через рибосомы, в результате чего получается белок. В общем, это и есть то, что принято называть генетическим кодом в его действии.
В чем же тут семиотичность? Для ответа на этот вопрос давайте обратимся к предшествующей схеме, схеме строения т-РНК. На ней видно, что в т-РНК есть это нижний лепесток, на вершине которого располагается так называемый антикодон, который знает, куда садиться на и-РНК. Наверху показан акцептор, к которому присоединяется соответствующая аминокислота. В рибосоме всё это находится вместе. За счет присоединения этих т-РНК в определенные места и-РНК, сближаются и соответствующие аминокислоты и в результате происходит синтез белка.
При этом чрезвычайно интересно то, что акцептор - тот триплет, который определяет присоединение данной аминокислоты и который сидит в этой т-РНК, и антикодон данной т-РНК сочетаются в данной т-РНК самой структурой этой т-РНК. Эта структура, а тем самым и соответствие акцептора и антикодона, закодированы в структуру ДНК, на которой была синтезирована данная и-РНК и это соответствие никак не связано со свойствами самих акцептора и антикодона. Тем самым существует именно произвольная связь антикодона и соответствующей аминокислоты, что позволяет говорить о существование действительно двух планов. Планом выражения являются те или иные последовательности нуклеотидов, а планом содержания - запускаемые ими метаболические процессы. Об этом свидетельствует и то, что если использовать искусственные т-РНК, можно поменять соответствие кодируемой аминокислоты и соответствующего ей кодона. Несмотря на неправильное соответствие акцептора и адаптера, белки - хотя и ненужные - синтезироваться будут. Таким образом, будет иметь место какая-то смысловая деформация. C такой точки зрения можно рассматривать генезис рака.
А.Г. Если выразить то, что вы сказали сейчас, простым человеческим языком: они друг друга не поняли. Произошел сбой в передаче информации.
С.Ч. Да, конечно. И в этом смысле, это классический, то есть наиболее яркий, пример того, как план выражения - структура и-РНК - и план содержания - метаболические процессы - взаимно трансцендентны, не детерминируются друг другом, в частности, не детерминируются физическим субстратом, а детерминируются просто тем, какие именно триплеты присутствуют в конкретной т-РНК.
А.Г. То есть сигнал идет один и тот же, а воспринимается по-разному - я говорю с одним человеком, и он меня понимает, я говорю то же самое другому человеку, и он меня отказывается понимать. В результате так происходит?
С.Ч. Да, но это уже будет на уровне аналогии.
А.Г. Но я для себя пытаюсь усвоить, разложить по полочкам.
А.С. Что касается рака, то с позиций биосемиотики я его коснусь чуть позже.
А сейчас - несколько слов о генах вообще. Гены как таковые, в принципе, можно тоже рассматривать как само- и взаимосогласованные интерпретируемые знаки в системах. Это - вопрос дискутабельный: Джеспер Хоффмейер, очень известный датский биосемиотик, в переписке со мною это отрицал, процитировав фразу генетика Левонтина: «Genes do nothing». Но мне ситуация представляется обратной. Ведь есть удивительные факты, ярко демонстрирующие знаковую, семиотическую природу генов. До сих пор казалось очевидным, что, поскольку в ядрах клеток всех организмов ДНК-белковый код универсален, то каждый ген содержит однозначную инфомацию о кодируемых им функциях. Но вот прочитали разные геномы. В частности, оказалось, что у человека и у дрожжей последовательности нуклеотидов некоторых важных работающих генов почти идентичны. И вот что поразительно. У человека мутации в одном из них вызывают семейную сердечную миопатию, в другом - наследственную глухоту, в третьем - кожный рак ксеродерму, в четвёртом - неполипозный рак кишечника, в пятом - специфические поражения печени. А ведь дрожжи - это одноклеточные грибы; у них нет ни сердца, ни ушей, ни кожи, ни кишок, ни печени! Одни и те же гены у них проявляются совсем не так, как у нас. Иными словами, в разных организмах, дрожжах и человеке, одни и те же знаки - гены интерпретируются совершенно по-разному, в зависимости от организации самих интерпретирующих систем - геномов, клеток, организмов.
Но гены можно рассматривать не только как интерпретируемые знаки и/или их совокупности, но и как системы, сами способные интерпретировать другие знаки, в частности и другие гены. Так, опероны, открытые Жакобом, Вольманом и Моно ещё в начале 1960-х гг., - это небольшие генные системы, сами структуры которых придают им свойства своеобразных логических ячеек: они сами могут как бы давать тот или иной самосогласованный, адекватный ответ, - запуская работу своих генов, кодирующих специальные небольшие наборы ферментов - в ответ на наличие или отсутствие их специфического субстрата (например, сахара лактозы), или же на потребность в их специфическом продукте (например, в аминокислоте триптофане). В общем, каждый конкретный оперон - это самодостаточная система, некая логическая ячейка. А состоит он всего-то из специфического участка ДНК, кодирующего нужные ферменты, ферментов синтеза РНК, запускающих его работу, и ферментов, кодируемых им самим.
Если же говорить о генах вообще, то мы можем увидеть, как в целом в течение эволюции они как бы учатся интерпретировать сигналы. Если из современных организмов в порядке их сложности построить ряд, соответствующий общим эволюционным представлениям, и сравнить нуклеотидные последовательности в ДНК, составляющие их разные гены и целые геномы, то видно, как возрастают следующие показатели. (1). Общие величины геномов.
Так, у кишечной палочки - около 3.6 млн. нуклеотидов, в них - чуть более 3.2 тыс. генов, у нас - 3.2 млрд. нуклеотидов и примерно 40 тыс. генов. Промежуточные по сложности организмы - дрожжи, круглые черви, дрозофилы - по этим показателям занимают соответствующие промежуточные положения. (2) Разнообразие ДНК-текстов. (3). Среднее количество нуклеотидов на ген, то есть избыточность текста и длины регуляторных участков, которые интерпретируют сигналы, управляющие работой генов. Средняя длина гена у всех организмов - примерно 1000 нуклеотидов. В то же время, если поделить величину генома на количество генов, у бактерий на ген приходится чуть более тысячи нуклеотидов, а у человека - более 32 тысяч. Прочие названные геномы тоже занимают соответствующие места на этой шкале. Иными словами, чем сложнее организм, тем у него больше среднее количество знаков ДНК-текста, обусловливающих «ответ» - работу - одного гена. (5). В связи с этим возрастает как бы усреднённая рецептивность генов: чем сложнее организм, тем у его гена в среднем больше и длина его регуляторных зон, и их разнообразие, и количество факторов, которые они могут связать, включая, выключая или варьируя работу гена. Иными словами, возрастает количество интерпретируемых сигналов и их взаимодействий. (6). Поэтому многие из этих «входов» всё более можно рассматривать как знаки в семиотическом понимании: один и тот же «входной» регуляторный фактор разные гены интерпретируют по-разному, в зависимости и от других факторов - производя свои специфические генные продукты и признаки клетки и организма. (7). Всё это образует всё более сложные сети процессов - всё более интерпретирующих знаки и являющихся ими, а не просто являющихся сигналами и их сочетаниями или однозначно отвечающими на них. (8). Появляется всё больше разнообразных мобильных генетических элементов; у бактерий их мало, и они - одиночные, а у человека разнообразные участки, сходные с ними, составляют около 30% генома. (9) Для самых «продвинутых» генов высших организмов - многие из этих генов особенно сильно работают в клетках мозга и некоторых других важных органов - характерен так называемый альтернативный спласинг: с одного и того же гена клетка и организм строят несколько разных белков с разными функциями - по-разному нарезая его мРНК-копии. Регуляторные системы разных клеток, в разных контекстах, по-разному интерпретируют, как знак, один и тот же ген, одну и ту же его мРНК.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28