Мутация вирусов в информатике

Обновлено: 22.04.2024

ИНФОРМАТИКА- НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ, ХРАНЕНИЯ, ОБРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.

ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО НАБОР СИМВОЛОВ, ГРАФИЧЕСКИХ ОБРАЗОВ ИЛИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, НЕСУЩИХ ОПРЕДЕЛЕННУЮ СМЫСЛОВУЮ НАГРУЗКУ.

ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ) ИЛИ КОМПЬЮТЕР (англ. computer- -вычислитель)-УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. Принципиальное отличие использования ЭВМ от всех других способов обработки информации заключается в способности выполнения определенных операций без непосредственного участия человека, но по заранее составленной им программе. Информация в современном мире приравнивается по своему значению для развития общества или страны к важнейшим ресурсам наряду с сырьем и энергией. Еще в 1971 году президент Академии наук США Ф.Хандлер говорил: "Наша экономика основана не на естественных ресурсах, а на умах и применении научного знания".

В развитых странах большинство работающих заняты не в сфере производства, а в той или иной степени занимаются обработкой информации. Поэтому философы называют нашу эпоху постиндустриальной. В 1983 году американский сенатор Г.Харт охарактеризовал этот процесс так: "Мы переходим от экономики, основанной на тяжелой промышленности, к экономике, которая все больше ориентируется на информацию, новейшую технику и технологию, средства связи и услуги.."

2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.

Вся история развития человеческого общества связана с накоплением и обменом информацией (наскальная живопись, письменность, библиотеки, почта, телефон, радио, счеты и механические арифмометры и др.). Коренной перелом в области технологии обработки информации начался после второй мировой войны.

В вычислительных машинах первого поколения основными элементами были электронные лампы. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими, а стоимость достигала 500-700 тысяч долларов.

Появление более мощных и дешевых ЭВМ второго поколения стало возможным благодаря изобретению в 1948 году полупроводниковых устройств- транзисторов. Главный недостаток машин первого и второго поколений заключался в том, что они собирались из большого числа компонент, соединяемых между собой. Точки соединения (пайки) являются самыми ненадежными местами в электронной технике, поэтому эти ЭВМ часто выходили из строя.

В ЭВМ третьего поколения (с середины 60-х годов ХХ века) стали использоваться интегральные микросхемы (чипы)- устройства, содержащие в себе тысячи транзисторов и других элементов, но изготовляемые как единое целое, без сварных или паяных соединений этих элементов между собой. Это привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к снижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тысяч долларов).

История ЭВМ четвертого поколения началась в 1970 году, когда ранее никому не известная американская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера. Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей.

СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬТЕРЫ- ЭТО ЭВМ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ БОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ.

90-ые годы ХХ-го века ознаменовались бурным развитием компьютерных сетей, охватывающих весь мир. Именно к началу 90-ых количество подключенных к ним компьютеров достигло такого большого значения, что объем ресурсов доступных пользователям сетей привел к переходу ЭВМ в новое качество. Компьютеры стали инструментом для принципиально нового способа общения людей через сети, обеспечивающего практически неограниченный доступ к информации, находящейся на огромном множестве компьюторов во всем мире - "глобальной информационной среде обитания".

6.ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРЕ И ЕЕ ОБЪЕМ.

ЭТО СВЯЗАНО С ТЕМ, ЧТО ИНФОРМАЦИЮ, ПРЕДСТАВЛЕННУЮ В ТАКОМ ВИДЕ, ЛЕГКО ТЕХНИЧЕСКИ СМОДЕЛИРОВАТЬ, НАПРИМЕР, В ВИДЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. Если в какой-то момент времени по проводнику идет ток, то по нему передается единица, если тока нет- ноль. Аналогично, если направление магнитного поля на каком-то участке поверхности магнитного диска одно- на этом участке записан ноль, другое- единица. Если определенный участок поверхности оптического диска отражает лазерный луч- на нем записан ноль, не отражает- единица.

ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО ИЗ ДВУХ СИМВОЛОВ-0 ИЛИ 1, НАЗЫВАЕТСЯ 1 БИТ (англ. binary digit- двоичная единица). 1 бит- минимально возможный объем информации. Он соответствует промежутку времени, в течение которого по проводнику передается или не передается электрический сигнал, участку поверхности магнитного диска, частицы которого намагничены в том или другом направлении, участку поверхности оптического диска, который отражает или не отражает лазерный луч, одному триггеру, находящемуся в одном из двух возможных состояний.

Итак, если у нас есть один бит, то с его помощью мы можем закодировать один из двух символов- либо 0, либо 1.

Если же есть 2 бита, то из них можно составить один из четырех вариантов кодов: 00 , 01 , 10 , 11 .

Если есть 3 бита- один из восьми: 000 , 001 , 010 , 100 , 110 , 101 , 011 , 111 .

1 бит- 2 варианта,

2 бита- 4 варианта,

3 бита- 8 вариантов;

Продолжая дальше, получим:

4 бита- 16 вариантов,

5 бит- 32 варианта,

6 бит- 64 варианта,

7 бит- 128 вариантов,

8 бит- 256 вариантов,

9 бит- 512 вариантов,

10 бит- 1024 варианта,

N бит - 2 в степени N вариантов.

В обычной жизни нам достаточно 150-160 стандартных символов (больших и маленьких русских и латинских букв, цифр, знаков препинания, арифметических действий и т.п.). Если каждому из них будет соответствовать свой код из нулей и единиц, то 7 бит для этого будет недостаточно (7 бит позволят закодировать только 128 различных символов), поэтому используют 8 бит.

ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ОДНОГО ПРИВЫЧНОГО ЧЕЛОВЕКУ СИМВОЛА В КОМПЬЮТЕРЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ 8 БИТ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ЗАКОДИРОВАТЬ 256 РАЗЛИЧНЫХ СИМВОЛОВ.

СТАНДАРТНЫЙ НАБОР ИЗ 256 СИМВОЛОВ НАЗЫВАЕТСЯ ASCII ( произносится "аски", означает "Американский Стандартный Код для Обмена Информацией"- англ. American Standart Code for Information Interchange).

ОН ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ РУССКИЕ И ЛАТИНСКИЕ БУКВЫ, ЦИФРЫ, ЗНАКИ ПРЕПИНАНИЯ И АРИФМЕТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ И Т.П.

A - 01000001, B - 01000010, C - 01000011, D - 01000100, и т.д.

Таким образом, если человек создает текстовый файл и записывает его на диск, то на самом деле каждый введенный человеком символ хранится в памяти компьютера в виде набора из восьми нулей и единиц. При выводе этого текста на экран или на бумагу специальные схемы - знакогенераторы видеоадаптера (устройства, управляющего работой дисплея) или принтера образуют в соответствии с этими кодами изображения соответствующих символов.

Набор ASCII был разработан в США Американским Национальным Институтом Стандартов (ANSI), но может быть использован и в других странах, поскольку вторая половина из 256 стандартных символов, т.е. 128 символов, могут быть с помощью специальных программ заменены на другие, в частности на символы национального алфавита, в нашем случае - буквы кириллицы. Поэтому, например, передавать по электронной почте за границу тексты, содержащие русские буквы, бессмысленно. В англоязычных странах на экране дисплея вместо русской буквы Ь будет высвечиваться символ английского фунта стерлинга, вместо буквы р - греческая буква альфа, вместо буквы л - одна вторая и т.д.

ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО СИМВОЛА ASCII НАЗЫВАЕТСЯ 1 БАЙТ.

Очевидно что, поскольку под один стандартный ASCII-символ отводится 8 бит,

Остальные единицы объема информации являются производными от байта:

1 КИЛОБАЙТ = 1024 БАЙТА И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО ПОЛОВИНЕ СТРАНИЦЫ ТЕКСТА,

1 МЕГАБАЙТ = 1024 КИЛОБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 500 СТРАНИЦАМ ТЕКСТА,

1 ГИГАБАЙТ = 1024 МЕГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ,

1 ТЕРАБАЙТ = 1024 ГИГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2000 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ.

Обратите внимание, что в информатике смысл приставок кило- , мега- и других в общепринятом смысле выполняется не точно, а приближенно, поскольку соответствует увеличению не в 1000, а в 1024 раза.

СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ ИЗМЕРЯЕТСЯ В БОДАХ.

1 БОД = 1 БИТ/СЕК.

В частности, если говорят, что пропускная способность какого-то устройства составляет 28 Килобод, то это значит, что с его помощью можно передать по линии связи около 28 тысяч нулей и единиц за одну секунду.

7. СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ НА ДИСКЕ

ИНФОРМАЦИЮ НА ДИСКЕ МОЖНО ОБРАБОТАТЬ С ПОМОЩЬЮ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОГРАММ ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЧТОБЫ ОНА ЗАНИМАЛА МЕНЬШИЙ ОБЪЕМ.

Существуют различные методы сжатия информации. Некоторые из них ориентированы на сжатие текстовых файлов, другие - графических, и т.д. Однако во всех них используется общая идея, заключающаяся в замене повторяющихся последовательностей бит более короткими кодами. Например, в романе Л.Н.Толстого "Война и мир" несколько миллионов слов, но большинство из них повторяется не один раз, а некоторые- до нескольких тысяч раз. Если все слова пронумеровать, текст можно хранить в виде последовательности чисел - по одному на слово, причем если повторяются слова, то повторяются и числа. Поэтому, такой текст (особенно очень большой, поскольку в нем чаще будут повторяться одни и те же слова) будет занимать меньше места.

Сжатие информации используют, если объем носителя информации недостаточен для хранения требуемого объема информации или информацию надо послать по электронной почте

Программы, используемые при сжатии отдельных файлов называются архиваторами. Эти программы часто позволяют достичь степени сжатия информации в несколько раз.

История пр оис хождения и принцип работы

Первый поли морфик-вирус появился в начале 90-х годов. Это был Chameleon. Но по-настоящему серьезной проблема полиморфик-вирусов стала лишь год с пустя — в апреле 1991-го, когда практически весь мир был охвачен эпидемией полиморфик-вируса Tequila (насколько мне известно, эта эпидемия практически не затронула Россию, а первая российская эпидемия, вызванная полиморфик-вирусом, нагрянула три года спустя — в 1994 г., это был вирус Phantom 1).

Популярность идеи самошифрующихся полиморфик-вирусов вылилась в появление генераторов полиморфик-кода. В начале 1992 г. появляется знаменитый вирус Dedicated, базирующийся на первом известном полиморфик-генераторе MtE и открывший серию MtE-вирусов, а через довольно короткое время появляется и сам полиморфик-генератор. Представляет он из себя объектный модуль (OBJ-файл), и теперь для того, чтобы из самого обычного нешифро ванного вируса получить полиморфик-мутанта, достаточно лишь скомпоновать их объектные модули — OBJ-файл полиморфик-генератора с OBJ-файлом вируса. Автору вируса, если он пожелает создать настоящий полиморфик-вирус, уже не надо корпеть над кодами собственного зашифровщи-ка/расшифровщика. При желании он может подключить к своему вирусу полиморфик-генератор и вызывать его из кодов вируса.

К счастью, первый MtE-вирус не попал в "живую природу" и не вызвал эпидемии, а разработчики антивирусных программ соответственно имели некоторый запас времени для подготовки к отражению новой напасти.

Всего год спустя изготовление полиморфик-вирусов становится уже ремеслом, и в 1993 г. произошел их "обвал". В поступающих в коллекцию вирусах удельный вес самошифрующихся полиморфик-вирусов становится все больше и больше. Создается впечатление, что одним из основных направлений в трудном деле создания вирусов становится разработка и отладка полиморфик-механизма, а конкуренция среди авторов вирусов сводится не к тому, кто из них напишет самый крутой вирус, а чей полиморфик-механизм окажется круче всех.

Вот далеко не полный список тех из них, которые можно назвать стопроцентно полиморфными (на конец 1993 г.): Bootache, CivilWar (четыре версии), Crusher, Dudley, Fly, Freddy, Ginger, Grog, Haifa, Moctezuma (две версии), MVF, Necros, Nukehard, PcFly (три версии), Predator, Satanbug, Sandra, Shoker, Todor, Tremor, Trigger, Uruguay (восемь версий).

Для обнаружения этих вирусов приходится использовать специальные методы, к которым можно отнести эмуляцию выполнения кода вируса, математические алгоритмы восстановления участков кода и данных в вирусе и т. д. К не сто процентным полиморфикам (т. е. вирусам, которые шифруют себя, но в дешифраторе вируса всегда существуют постоянные байты) можно отнести еще десяток новых вирусов: Basilisk, Daemaen, Invisible (две версии), Mirea (несколько версий), Rasek (три версии), Sarov, Scoundrel, Seat, Silly, Simulation.

Вирус-мутант начал говорить по-русски

Да, уж, только недавно избавилась от вируса-мутанта вконтакте, как он проник и в Facebook . Меня долго не могли разблокировать, пока мои письма и жалобы не дошли до того, кому предназначались изначально.

Угроза этого вируса серьезно нависла и над пользователями Facebook. Как ни странно, этот вирус-мутант очень быстро у нас распространяется. Пример - под видом письма от вашего друга в компьютеры проникает некий вирус-мутант, который похищает ваши данные и даже деньги.

Каковы же итоги – 39 % случаев заражения приходятся на Украину, 19 % — на Россию, у Белоруссии — 9%. Страдают также пользователи других стран – это Таиланд, Сербия, Черногория, Израиль, Чехия, Словакия. И здесь - тысячи и даже десятки тысяч зараженных компьютеров.

В лучшем случае – блокируется доступ в Facebook, после чего вредоносные ссылки будут распространяться уже от вашего имени в том же чате. В худшем случае можно понести финансовые потери: программа способна обнулять счета, открытые в электронных системах платежей, и может даже похитить ваши личные данные. А еще, он блокирует антивирусные приложения, если их вовремя не обновить.

Facebook с его более чем 700 миллионами пользователей — сейчас основная площадка по распространению вируса, поэтому будьте бдительны всегда. И чем популярнее социальная сеть, тем больше шансов подхватить вирус.

Как избежать этого? Просто не переходите по ссылкам, даже если их присылают ваши самые близкие друзья. И, конечно, обновляйте вовремя антивирусное приложение.

Вирусы, мутации, штаммы – эти три слова сегодня у всех на устах. Пандемия коронавируса, охватившая практически целую планету, заставила задуматься: откуда появляются заболевания, кардинально меняющие жизнь человечества.

Только за двадцать два года 21-го века мы пережили пять эпидемий, бросивших серьезный вызов мировой медицине. Каждая из них вызвана вирусами, но что удивительно – через определенный период времени вирионы (вирусные частицы) возвращаются, но в немного измененном структурном виде. Так в 2002-2003 году 27 стран мира столкнулись с эпидемией атипичной пневмонии SARS, от которой умерло более 800 пациентов. И это было лишь начало, ведь дальше человечество ждали:

свиной грипп A/H1N1 в 2009-2010 годах – смертность достигла почти 19 тысяч человек;
птичий грипп H5N1 и H7N9 2003-2017 гг – умерло более 450 заболевших;
ближневосточный респираторный синдром (MERS-CoV) – острая респираторная вирусная инфекция, вызванная патогенным для человека коронавирусом MERS-CoV. Уровень смертности сравнительно невысокий – 430 пациентов за 2012-2015 гг;
геморрагическая лихорадка Эбола, в 2014-2016 годах и унесшая 11300 жизней [1] ;
COVID-19 – текущая пандемия вызванная распространением коронавируса SARS-CoV-2. Забравшая 5,6 миллионов жизней.

Нетрудно заметить, что некоторые обозначения вирусов перекликаются. Это неудивительно, ведь они могут быть вызваны мутировавшими вирусами одного типа. Попробуем разобраться что такое мутация вирусов и почему она происходит.

Что такое вирус, его структура и особенности

Мир микроорганизмов представлен несколькими отдельными видами, каждый из которых кардинально отличается от других. Вирусы относятся к этой группе, хотя у них есть свои особенности, несвойственные остальным невидимым невооруженным глазом представителей животного и растительного мира. Во-первых, у них нет клеточной структуры и протеинообразующих систем. Во-вторых, они имеют выраженный цитотропизм и внутриклеточный паразитизм. [2]

Ученые, изучающие вирусы, подсчитали, что на Земле более 10 39 этих микроорганизмов. [3] У них разные формы, размеры и жизненный цикл, но несколько свойств объединяют все вирусы:

наличие капсида – защитной белковой структуры;
геном, который состоит из ДНК или РНК и находится внутри капсида;
суперкапсид – оболочка, которая покрывает капсид, однако она присутствует не у всех видов вирусов. [4]

При попадании вируса в клетку-носителя, он начинает интенсивно размножаться. В результате возникает множество копий возбудителя заболевания, которые потом поражают другие клетки организма.

В процессе размножения и передачи вируса иногда происходит изменение генетического материала, находящегося в геноме. Это и называется мутацией.

Чем выше циркулирование вирусов и чаще выполняется их репликация, тем больше шансов появления новых штаммов.

Подобная мутация способна создать вирусы, которые легче адаптируются к внешней среде, имеют высокую контагиозность, вызывает кардинально другие симптомы и течение заболевания. Этот процесс именуют эволюцией. [5]

Основные причины мутации вирусов

Ежегодно в мире появляются новые штаммы вирусных инфекций. Объясняется это эволюционированием вирусов, которое возникает очень быстро и может происходить двумя путями:

рекомбинацией: в этом случае микроорганизмы инфицируют одну и ту же клетку и обмениваются между собой генетическим материалом;
мутацией: изменение последовательности ДНК или РНК-цепей происходит внутри самого вируса.

Рекомбинация присущая вирусу гриппа, ведь у него есть сразу восемь сегментов РНК, каждый из которых несет от одного до нескольких генов. Когда два разных штамма одного возбудителя попадают в организм, продуцируются новые микроорганизмы со смешанными сегментами.

В результате мутации также возникают новые штаммы, но сам процесс существенно отличается. Для возникновения нового штамма необязательно одновременное заражение двумя разными возбудителями, поскольку все изменения происходят при копировании вируса. Известно, что ДНК-вирусы меняются намного реже, чем РНК. Ученые объясняют подобную особенность одним важным отличием: для ДНК-вирусов в процессе копирования нужна ДНК-полимераза – фермент, входящий в клетки хозяина. Именно она обнаруживает и корректирует ошибки, не допуская возникновения видоизмененных вирусов, но и этот механизм вирионы иногда способны обходить.

РНК-полимераза, принимающая участие в репликации РНК-вирусов, не имеет такой способности, поэтому никакой коррекции не происходит. Соответственно, вероятность возникновения новых штаммов вирусов высокая.

Вирусных заболеваний с несколькими видами штаммов на самом деле не так уж и много. Самые известные и наиболее распространенные мутации происходят у гриппа, ВИЧ, коронавируса. Например, за все время существования SARS-CoV-2 образовалось тринадцать разных форм. [6] Пандемия COVID-19 началась с формы, которая была обнаружена в декабре 2019-го в китайском городе Ухань.

Последствия мутации вирусов

При ВИЧ-инфекции мутация генов с образованием новых штаммов – одна из основных причин возникновения устойчивости к лекарственным средствам. Все дело в том, что для блокирования репликации ВИЧ используется ингибитор обратной транскриптазы, механизм действия которого заключается в объединении с этим ферментом в вирусе. Без его участия вирион не может копировать геном, но некоторые вирусные частицы мутируют именно в гене обратной транскриптазы, поэтому лекарство на них не действует. С этой целью для лечения ВИЧ используется комбинированная терапия из нескольких препаратов, влияющих на разные циклы развития вируса. [7]

Влияние на определение вирусов и процесс вакцинации

Мутация, в результате которой появляются новые штаммы, ставит серьезные задачи перед лабораторной диагностикой. Важно, чтобы новые формы не выпали из поля зрения методов идентификации, которые сегодня используются. Глобальная сеть лабораторий ВОЗ учредила специальную группу, занимающуюся изучением эволюционирования SARS-CoV-2. [5] Ее представители отбирают образцы у пациентов с новой, атипичной симптоматикой и отправляют ее для дальнейшего исследования. Подобные шаги позволяют отслеживать появление новых штаммов, их влияние на человека, эффективность действия лекарственных средств на новые формы.

На сегодняшний день диагностика коронавируса выполняется 100% эффективными методами, так как определяется геном RdRp (ORF1ab) и N, которые абсолютно не мутируют.

Раньше эффективность вакцинации биотехнологическим препаратом оценивали британские ученые. Их результаты оказались более оптимистическими: третья доза мРНК-вакцин Pfizer и AstraZeneca повышают защиту организма от омикрона на 75 %. [8]

Полностью из нашей жизни COVID-19 вряд ли уйдет. Но ежегодное его появление в сезон респираторных заболеваний с более легкими симптомами не будет таким опасным. Так что мутация вирусов может быть и положительным процессом.

Специальность: клинический провизор .

Общий стаж: 15 лет .

Огонь разума вспыхнул в головах людей — сложнейшей из возникавших версий организации молекул материи в механизм, результатом работы которого является продолжение его работы, и в состоянии осветить парадоксальность этой ситуации, но не отменить её, потому что разум — это результат работы этой оказавшейся поразительно эффективной машины парадоксов. С точки зрения эволюции жизни и материи, вывод фундаментальной проблемы возникновения и смысла жизни тот же самый, к которому пришли все великие религии за 3-4 тысячи лет до этого: источником понятий о добре и зле, морали и аморальности, жизни и смерти, счастье и горе, плохом и хорошем является нечто внешнее по отношению к миру не только людей, а живой природы вообще. Принципиальной разницы между Богом, давшим человеку жизнь, душу и моральные ценности, и химической случайностью, давшей человеку жизнь, сознание и моральные ценности, нет — они одинаково внемирны, они не часть жизни, они её творцы, заложившие фундамент её правил, а успех жизни — это успех этого фундамента, будь он заложен Богом или возник в водородно-углеродной химической лаборатории неживой природы.

Репликация оказалась двигателем эволюции материи и основой эволюции жизни не потому, что создала жизнь — она создала среду, в которой жизнь могла быть создана. Самые первые формы организации материи в механизмы, организующие материю в механизмы, организующие материю в механизмы… не могли не обеспечивать огромный процент ошибок именно в рамках осуществлённых репликаций. Механизм репликации не имеет представления о том, что он механизм репликации, это просто цепь реакций, начавшихся случайно, но обретавших устойчивость и оформившихся позже в мощные репродуктивные машины с высокой эффективностью, но первые формы материи, одних из побочных эффектов которых было небывалое прежде появление таких же форм из других частиц тех же химических элементов — водорода и углерода, представляли собой случайный набор реакций, у которых не было ни инструкции, ни задания, поэтому реплики возникали с отклонениями, обусловленными средой репликации (множеством нюансов по атомарному составу даже самых простых форм вирусов) — и те из них, которые при этом сохраняли побочный эффект череды химических реакций, составляющих их существование, в виде репликации — закрепляли разнообразие версий этого механизма.

Иными словами, неточности являются неотъемлемой стороной репликации, это риск, заложенный в саму природу копирования, а, значит, случайно возникший механизм репликации, оказавшийся достаточно успешным, чтобы эффективность репликаций перевешивала последствия ошибок, при этом стал же гарантированным механизмом производства ошибок — не перевешивающих основную функцию, поскольку иначе, очевидно, этого разговора бы не могло быть, но точно проходящих по минимальному порогу допустимости, как и проходится естественный отбор — даже если соотношение было 51% работающего функционала на 49% ошибок, если продолжающиеся циклы репликации перевешивали тупиковые ветви, то нет ни одного механизма в контексте конкретной проблемы, который бы стал понижать процент ошибок (в ходе эволюции он обычно понижается как эффект других изменений в эволюции организма). Поэтому максимально допустимый уровень ошибок первых механизмов репликации, позволяющий не терять эффект репликации — неотъемлемая и неизбежная их характеристика, которая, однако, обернулась эволюционным вином: репликация увеличивала число аналогичных реплицирующих механизмов. а с ними росло число ошибок, однако ошибки и недостатки отдельных механизмов, которые перекрывались общей продуктивностью репликации, превратились в тестовый полигон новых версий реплицируемого механизма — иными словами, мутации, двигающие эволюцию жизни так же, как репродукция — саму жизнь — это части одного и того же механизма, в котором сошлись две удачи: открытие механизма репликации оказалась прорывом в эволюции материи, а его ошибки сделали его величайшей удачей эволюции, обеспечив механизм уже эволюции жизни.

Которой бы просто не случилось, окажись случайно возникший в цепочках химических реакций на основе молекул из двух элементов побочный эффект в виде воспроизведения этих цепочек в других наборах из тех же элементов, работающим качественно и почти без ошибок репликации — какое-то количество ошибок бы всё равно было, и эволюция бы, наверное, шла по тому же маршруту, но разминуться по времени на сотню-другую миллионов лет с графиком возникновения разумной жизни — легко.

Что, очевидно, и произошло, с появлением вирусов.

Устойчивость вируса как формы материи. Вирусы, летальность которых снижается по мере распространения, потому что слишком агрессивные их формы убивают своих носителей быстрее, чем те успевают их распространить, попадают в эволюционный тупик, а продолжателями эволюции выходят их менее летальные мутации, как и первые клетки и протоклетки, чтобы выйти на уровень сложности вируса, в эволюции материи и процессе перебора разных сочетаний элементов должен был возникнуть вариант, в котором сочетание баланс элементов, в которых изменчивость примитивный.

Потому что с появлением жизни как новой формы организации материи возник новый вид взаимодействия материи: проактивный.

Наличие механизма реагирования — цель нервной системы. Пара стимул-реакция — то, что отличает первую клетку: вода закончилась, началась суша. Например, человек отличает стул от стола как феномен или, наоборот, часть фоновой реальности, не воспринимавшейся как феномен вовсе определяет не чем человек является, а выделяет и отличает его от того, чем человек не является.

Человек разумный, Homo Sapiens — это часть животного мира. делает Вопрос смысла человеческой жизни — это вопрос её назначения, который возвращает к проблеме зарождения человека разумного (зарождения сознания aka души). Таким образом, природа человеческого сознания — первая фундаментальная проблема человеческой культуры, выраженная в архетипичных сюжетах о поиске смысла жизни человека, включая поиски истоков жизни человека, где душа — индикатор правильности пути. Путь большей осмысленности связан с большей одухотворённостью и наоборот — ощущение бессмысленности (потери курса) бытия в религиозном контексте понимается как бездуховность. Проблема смерти — это проблема как человеческой смерти, так и смерти буквально, конца света.

В гомогенной форме материя может быть только в одном состоянии в один момент времени — даже если она химически реактивна. После реакции она будет в другом, но таком же гомогенном состоянии. И, в зависимости от характера реакции, она либо укрепит материю, либо ослабит, но принципиально нового ничего не произойдёт. Если же в общую форму склеились хотя бы две разные молекулы с разными реактивными свойствами, то вместо однократной однонаправленной реакции в ней возникнет конфликт состояний: возбуждение одним элементом и торможение другим. Перевес одного состояния будет усиливать эффект реакции, каким бы он ни был, второго — ослаблять.

Таким образом, если реакция разрушительная, то перевес антагонистичного элемента не просто компенсирует её вред, а, наоборот, увеличит устойчивость формы материи, способствуя её распространению. При этом будет выигрывать баланс, при котором будут расти чувствительность реагирующего элемента и сила элемента-антагониста, превращаясь в механизм раннего обнаружения и спасительной реакции. То есть, превращение химической реакции в живую. Формы жизни и отличаются от неживой природы по наличию поведения — то есть, ускорению, замедлению, смене курса или другим изменениям, непропорциональным энергии химического или физического воздействия.

Если на кошку начнёт капать вода — она отскочит с этого места на пару метров за секунду. Но на камень размером с кошку может пролиться ручей — камень останется лежать на месте. Диаметральная разница эффектов одного и того же воздействия совершенно незаметна, потому что естественна — как естественен антагонизм жизни и смерти. И именно так живое отличается от неживого. Наоборот, кошка, не шелохнувшаяся под капающей водой навела бы на подозрения, что она мёртвая, а камень, отпрыгнувший от ручейка, выдал бы себя, что никакой он не камень.

Живое поведение выделяется в неживой природе именно своим разительным контрастом, особенно, если в отсутствие других признаков жизни — вокруг одни камни или вообще космический вакуум. Даже в момент зарождения жизни на Земле её, с поправкой на размеры, невозможно было не заметить — если бы первые одноклеточные организмы можно было бы увидеть невооружённым глазом хотя бы в виде отдельных точек размером с мельчайшую песчинку — этого было бы достаточно, чтобы, немного понаблюдав, увидеть, как они резко меняют направление в воде произвольно или при касании чего-либо, чтобы понять, что это не песок.

Если же химическая реакция каким-то образом идёт на пользу материи, то, наоборот, мутация этой формы её организации по ходу репликации пойдёт в сторону увеличения чуткости и усиления исходной реакции на химическое взаимодействие, например, солнечного света — то есть, фотонов. Простейшей формы организации материи, в которой возможно появление такой реакции — возможно, доклеточной или даже на базе вируса, оболочка которого отличается от обычной на число итераций, достаточное для того, чтобы в череде мутаций возникла двойственность реакции на свет на уровне отдельных молекул оболочки. Достаточно малейшего положительного побочного эффекта у этой случайности — например, чтобы реактивная оболочка оказалась при этом ещё немного прочнее, чем обычный жировой футляр вируса, чтобы череда мутаций пошла уже именно в русле эскалации конкуренции конфликтующих особенностей.

Вирус не является формой жизни, однако жизнь зародилась именно в нём. Вирус — как яйцо, из которого вылупилась первая курица: ещё не форма жизни, но необходимое предисловие к ней. Вирус — это две из трёх фундаментальных отличий живой материи от неживой:

Репликация.
Мутация.
Поведение.

Превращение бездушного механизма по организации материи в форме механизма по организации материи в форме, на момент попадания её в цикл повторявшей саму себя, с побочным эффектом передачи функционала организации материи в свою форму, с попаданием в момент зацикливания процесса на организации материи в подобие своей формы с побочным эффектом передачи функционала на момент зацикливания удержавшийся на грани, за которой доля ошибок позволяла склеила побочный эффект функциональности механизма, попавшего в цикл повторения своей формы с количеством успешных срабатываний достаточных для превращения побочного эффекта в фундаментальный механизм, который и создал незнакомое прежде во Вселенной (по крайней мере, в земной ветке её эволюции) явление, которое и стало тем, что такое жизнь.

От организации материи в механизм, который способен воспроизводить копию своей формы в материи с достаточной точностью, чтобы это хватало для воспроизведения его функции тоже. При этом очевидно, что процесс стихийной эволюции (по сути, перебора вариантов) не может произвольно выделить в оказавшейся довольно устойчивой форме организации материи тот механизм, в котором возник удачный баланс для естественного отбора, чтобы обеспечить его репликацию в материи с минимальными ошибками.

Естественная механика только повторяет формы механизма, через мутации нащупывая форму, которая будет эффективнее всего коррелировать с эффективностью. Таким образом, отбор прошёл не механизм репликации, а форма материи, в которой этот механизм возник, и дальнейшее развитие возможно только через совершенствование формы. Корректировать механику процесса в разных условиях среды не получится. В разных ситуациях по одному и тому же трафарету будут образовываться самые разные узоры форм, далёких от искомого механизма, То есть, удачная форма в первую очередь превратится в невод всевозможных ошибок её воспроизведения, и только остаётся надеяться, что срабатывать она будет чаще, чем выдавать ошибку.

В случае с вирусами так и произошло — комбинация элементов, в которой возникла новая парадигма устойчивости организованных форм материи — не через увеличение и утяжеление, а бесконечная репликация.

То есть, эволюция жизни не только началась с вируса. Она была создана вирусом. Спонтанно возникшая форма организации материи, в которой возник механизм, функцией которого было себя воспроизводить, оказалась крайне удачной находкой при всей недружелюбности среды на планете Земля на несколько миллиардов лет ближе к своему возникновению. Только камни, сейсмическая и вулканическая активность, да бурлящие сероводородом (впрочем, для возникновения новой формы материи, основанной на углероде и водороде, это были идеальные условия).

Поскольку вирусы не были созданы по чертежам, а просто как очередная комбинация материи в первобытном бульоне Земли обрела форму, побочным эффектом которой стала её репликация — так и начала реплицироваться опережающими темпами, что очевидно из её выживания. На опережение условий среды, на опережение ошибок репликации, которые были неизбежны из-за того, что сама репликация, пока не проявилась как величайшее изобретение природы с первых секунд Вселенной и рождения кварков материи. По крайней мере, насколько можно судить с Земли. Возможно, где-то вирусы появились раньше, возможно, где-то не органическая жизнь из углерода возникла, а на другом базовом элементе. Возможно, где-то даже совершенно иная форма организации материи возникла, нежели жизнь — не неживая природа с её агрегатными состояниями материи, но и не органическая жизнь с её репликацией, мутациями и поведением. А что может быть вне этой парадигмы живой природы, какие ещё формы материя могла принять, чтобы превратиться во что-то более устойчивое, чем камни — представить сложно.

Все, практически все представления людей о жизни на других планетах они именно о жизни в земном смысле, и даже если кто-то предполагает, что иные формы жизни могут быть кремниевыми — всё равно все соображения крутятся в трёх соснах (гигантских, правда, соснах) возникновения живой природы и эволюции: репликация, мутация, поведение. Выйти за пределы этой парадигмы крайне сложно, потому что не только эволюция человека, но даже сама жизнь, концепция жизни и смерти — всё это возникло из маленького, но сложного объединения материи в вирусы. До вирусов, без вирусов понятие жизни и смерти в природе применить было не к чему, а додуматься до них, о них не зная, из времени предшествовавшего появлению первых звоночков органической жизни, вряд ли было бы возможно.

Бешеный успех репликации закономерно вёл к тому, что, чем больше реплицировалось первых вирусов — тем больше было мутаций. Неудачные, естественно, на себе и заканчивались. Но ведь были и удачные — варианты мутаций, которые меняли устройство вирусов, но сохраняли способность реплицироваться.

Бешеная репликация с пропорционально растущей массой мутаций превратили первые вирусы в лабораторию жизни. Вот как сами вирусы, предположительно, возникли благодаря тому, что океаны Земли тогда были бесконечным бульоном химических реакций, так и вирусы стали океаном экспериментов, в котором и родилась жизнь.

От которой вирусам был всего один шаг из трёх: репродукция и мутации создали жизнь (и смерть), размножение, и саму эволюцию жизни как мы её знаем — как естественный отбор, основанный на мутациях и репродукции. Поэтому порядок получается следующий: вирусы запустили эволюцию — эволюция создала жизнь. И пошло-поехало.

Где-то в океане экспериментов размножающихся и мутирующих с той же интенсивностью вирусов, в процессе запущенного ими естественного отбора он и состоялся: был совершён третий шаг — у органической материи помимо возможности размножаться и мутировать, но оставаться всё-таки довольно бессмысленной формой материи в таком состоянии, что-то вроде простого бота — не камни с плазмой, конечно, но и формой жизни никак не назовёшь. Жизнь началась с появлением поведения. То есть, реагирования на среду, как может только жизнь. Не линейно-пропорционально, как физические и химические взаимодействия, а нелинейно. И не как сумма внешних взаимодействий, как вся неживая природа — нет, у жизни появилась субъектность. Этим она и выделяется: формы жизни сразу выделяются тем, что их поведение и в голову не придёт рассматривать как совокупность физических сил и химических реакций окружающей среды, действующих на них. Как и невозможно описать через текущий момент. Каждое живое существо — это совокупный опыт миллионов и миллиардов лет, прошедших с первых вирусов.

Читайте также: