Биологическая жизнь и космическое пространство.

[zyxman]

Если это так, то несложно представить развите где-то на других планетах особо продвинутых бацилл, которые будут обладить выработанной в процессе их эволюции еще более гибкой стратегией поведения, которая уже будет столь сложна, что уже будет обладать элементами интеллекта. Вот что я имел в виду в приведенном выше сообщении.

Вот смеху-то будет, если окажется что именно так возник разум

[sychbird]

[Я понял так, что бактерии, несмотря на недостаток пиши, своих не едят, до поры до времени, конечно.
Для существования такой стратегии выживания микроорганизмы должны обмениваться информацией. И здесь интересны механизмы такого обмена информацией. Надеюсь биологи их уже изучили?
В процессе роста колонии между микроорганизмами устанавливается взаимосвязь. Каким-то образом (химически?) бактерии метят друг друга так, что потом могут распознавать своих и чужих.
Кроме того, уже в генах в процессе эволюции должны быть записаны варианты поведения.
Имеем. Многоуровневый обмен информацией (интерфейс) и наличие некого простого логического анализа (АЛУ), наличие записанных стратегий поведения (ПЗУ). А это уже компьютер.

Думаю, Все значительно проше по структуре, чем Вы представляете. Еще в работе Тьюринга по дифференцации форм развивающихся биообъектов предложена совсем другая схема реализации многообразий форм развития простеших биобъектов.  Основой является многообразия фрактальных форм, реализующихся в процессе   нелинейной динамики взаимодествия  развиающегося биообъекта со средой.

Грубо говоря все варианты развития записаны в физических законах природы, а конкретный из этого числа реализуется по результату стохастического совпадения регулирующих вектор  динамики  парметров в момент бифуркации.  Но это случайно совпавшее значение параметров фиксируется  реализованной фрактальной формой биобъекта и будет унаследованна его потомками. Далее вступают механизмы естественного отбора, и в конечном счете фиксируется в наследственной информации последовательность фрактальных форм превращения объета, запускаемая исходным типом сочетания параметров. В каждой точке последующих бифуркаций по ходу процессе формобразования развивающегося объекта  все возможные вектора его дальнейшей эволюции "записаны" природой в виде всех возможных форм эволюции  уже реализовавщегося фрактала. А конкретный вид отбирается случайной реализацией нового сочетания регулирующих параметров.

Вот в такой форме природа и записывает  и считывает свою информацию.

Далее эти идеи были развиты для динамики больших  биологических систем, школой Ильи Пригожина.

По поводу обмена информацией между  биообъектами. Она существует в химических формах между особями, но не структурированна глубже, чем признак- свой чужой.(муравьи метят след). А признак, регулирующий поведение колонии,  эта информация приобретает в результате хаотического движения особей. При движении тысяч муровьев по земле в некоторой области случайным образом число химических меток следов муравьев оказывается  существенно больше, чем на соседних. И на этом месте возникает муравейник.

Забавно, что по этому же механизму идет образование мегаполисов. Несколько семей-основателей находят подходящее место пересечения торговых путей и сочетания природных условий, и пошло-поехало......

Я думаю, что обсуждаемые наблюдения не выходят за рамки подобного рода законамерностей.

При желании можно поискать здесь аналогии с природным компьютером, блоком памяти и интерфейсом. :roll:  Но лично я пока не вижу, чем подобные аналогии могут помочь при анализе подобных процессов?

[zyxman]

Не скажу насчет муравьев, я учился чтобы стать пчеловодом, читал множество исследований и даже что-то проверял практически.

Так вот у пчел понятно воздух нельзя пометить , а у растений график открытия/закрытия цветов очень различный и у некоторых еще и очень плотный (грубо говоря гречиха дает нектар буквально 2 часа в день и только при солнечной погоде), а с другой стороны плотность медоносов обычно невелика и они сосредоточены пятнами..
Так вот у пчел есть специализация - разведчики, которые могут сделать несколько вылетов в день и ничего не принести, но если разведчик находит пятно где есть чего собрать, он танцем передает другим пчелам информацию о местонахождении и о размере источника и в зависимости от  размера может сразу вылететь и десяток пчел и сотни.
Такая система крайне эффективна - бывают случаи когда разведчик пробирается в чужой улей, где слабая семья но есть чем поживиться, так за считанные дни, остается практически пустой ящик.
Также эту особенность пчел используют при кочевом пчеловодстве - за неделю цветения той-же гречихи собираются центнеры меда на улей, потом как только сбор уменьшается или ухудшается погода, за ночь пасека перевозится в другое место, и за лето можно очень неплохо заработать.

[sychbird]

По танцу пчел были какие-то работы у Курдюмовских учеников кажется, но сейчас  уже не найду ссылок, а деталей не помню. Но глубоко структурированной информации там помнится тоже нет.

[zyxman]

По танцу пчел были какие-то работы у Курдюмовских учеников кажется

Буду благодарен если найдете

На самом деле эта проблема очень давно исследуется, и уже американцы дошли до механического имитатора танцующей пчелы и даже сообщалось что реально добились отправки пчел в нужную точку с точностью порядка сотни метров (ну они правда большие затейники - еще в 80-е годы цепляли на пчелу чип с передатчиком и следили с самолета).
В двух словах там размер (тип?) па определяет направление относительно солнца, частота ритма "танца" - расстояние, а количество повторов - количественную характеристику места.
"Дрессировка" по запаху еще проще - были случаи горе-пчеловод держал неоткачанные рамки возле бочек с бензином а потом возвращал в улей и в результате потом пчелы штурмовали ближайшую нефтебазу :lol:

Главное что у пчел очень большая площадь поиска - реально они в состоянии собирать мед в радиусе до нескольких километров от улья (максимальная дальность полета пчелы ЕМНИС около 10км), и если-бы они просто равномерно распределялись по этой площади, они-бы ничего толком не собирали.

[Кенгуру]

Не скажу насчет муравьев, я учился чтобы стать пчеловодом, читал множество исследований и даже что-то проверял практически.

Так вот у пчел понятно воздух нельзя пометить , а у растений график открытия/закрытия цветов очень различный и у некоторых еще и очень плотный (грубо говоря гречиха дает нектар буквально 2 часа в день и только при солнечной погоде), а с другой стороны плотность медоносов обычно невелика и они сосредоточены пятнами..

А что у растений является сигналом к открытию-закрытию?
Есть ли какая-нибудь система синхронизации действий клеток которые это делают?

Так вот у пчел есть специализация - разведчики, которые могут сделать несколько вылетов в день и ничего не принести, но если разведчик находит пятно где есть чего собрать, он танцем передает другим пчелам информацию о местонахождении и о размере источника и в зависимости от  размера может сразу вылететь и десяток пчел и сотни.
Такая система крайне эффективна - бывают случаи когда разведчик пробирается в чужой улей, где слабая семья но есть чем поживиться, так за считанные дни, остается практически пустой ящик.
Также эту особенность пчел используют при кочевом пчеловодстве - за неделю цветения той-же гречихи собираются центнеры меда на улей, потом как только сбор уменьшается или ухудшается погода, за ночь пасека перевозится в другое место, и за лето можно очень неплохо заработать.

Гречишный - он не вкусный какой-то.

Про язык пчёл: http://www.gazeta.ru/science/2008/06/04_a_2743643.shtml

[zyxman]

А что у растений является сигналом к открытию-закрытию?

Не уверен что вы именно это имеете в виду, у многих растений есть довольно жесткий интервал температуры/влажности когда растение цветет и выделяет нектар. Дело в том что сам по себе нектар растению не нужен а нужно провести обмен генами для размножения, через обмен пыльцой, для чего растения и привлекают пчел. Размножение практически у всего живого происходит только если есть заведомо благоприятные условия, а если благоприятных условий нет, никто не размножается и пчелы тоже не нужны

Есть ли какая-нибудь система синхронизации действий клеток которые это делают?

Нервной системы в виде нервных клеток итп у растений точно нет, но у растений есть что-то вроде кровеносной системы (система капилляров от корней до верхушки) и есть химические маркеры которые выделяют в определенных случаях какие-то клетки а другие клетки могут эти маркеры замечать. И система открывания/закрывания цветков не самое сложное - есть например растения мухоловки, так они вообще ловят насекомых на приманку а потом их едят (пойманное насекомое переваривается специальным соком).

[SAV]

Моя схема не более чем аналогия, приведенная для иллюстрации

Грубо говоря все варианты развития записаны в физических законах природы, а конкретный из этого числа реализуется по результату стохастического совпадения регулирующих вектор динамики парметров в момент бифуркации. Но это случайно совпавшее значение параметров фиксируется реализованной фрактальной формой биобъекта и будет унаследованна его потомками. Далее вступают механизмы естественного отбора, и в конечном счете фиксируется в наследственной информации последовательность фрактальных форм превращения объета, запускаемая исходным типом сочетания параметров. В каждой точке последующих бифуркаций по ходу процессе формобразования развивающегося объекта все возможные вектора его дальнейшей эволюции "записаны" природой в виде всех возможных форм эволюции уже реализовавщегося фрактала. А конкретный вид отбирается случайной реализацией нового сочетания регулирующих параметров.

Фрактальность видимо имеет важное значение в процессах эволюции неживой материи в живую. Но на раннем этапе. Все же образование фрактала это состояние промежуточное между состоянием с высокой энтропией и менее высокой, которая возникает случайно под влиянием совокупности внешних факторов. Тогда как живой организм стабильное состояние с низкой энтропией, которая поддерживается активным обменом энергией и веществом с окружающим пространством.
Хотя в данном случае я не знаю можно ли привлечь какое-то участие фракталов к описанию поведению системы организмов борющихся за ресурсы.

Может кто-то и нашел фракталы в живых организмах, но на мой взгляд их там не должно быть. В живом все строго детерминировано. Информация однозначно записана в цепочках молекул, точно также как в прошитом ПЗУ. Если упрощенно. В зависимости от поступившей извне информации в виде цепочек химических реакций или электрохимических потенциалов и считанной в виде структурно упорядоченной информации определяется дальнейший ход химических реакций и в итоге реакция организма. В принципе компьютере происходит все то же самое. Отсюда и аналогия с компьютером.

По поводу обмена информацией между биообъектами. Она существует в химических формах между особями, но не структурированна глубже, чем признак- свой чужой.(муравьи метят след). А признак, регулирующий поведение колонии, эта информация приобретает в результате хаотического движения особей. При движении тысяч муровьев по земле в некоторой области случайным образом число химических меток следов муравьев оказывается существенно больше, чем на соседних. И на этом месте возникает муравейник.

Именно так скорее всего и происходит. Муравьи метят землю, а микробы метят воду. Выделяют вещества в макроколичествах, по которым они и распознают своих и чужих.

Я думаю, плотность следов муравьев все же вторична. Первично наличие в двух и более симметрично расположенных точках на небольшом удалении запасов пищи. А также наличие определенного местоположения относительно ближайшего дерева, рельефа и направлений по сторонам света. Дальше уже муравьи вытопчут и пометят перекресток. Сумма этих факторов и определяет местоположение муравейника. Хотя возможно, что у разных видов муравьев могут быть разные методики для выбора места под устройство муравейника.
Люди устраивали поселения и города по следующим принципам: 1. перекресток дорог; 2. пересечение дороги с естественной границей (река, море); 3. наличие у дороги удобного по иным причинам места (возвышенность, источник воды и т.п.); 4. другие причины (Канберра, Астана и т.п.).

[sychbird]

Хотя в данном случае я не знаю можно ли привлечь какое-то участие фракталов к описанию поведению системы организмов борющихся за ресурсы.

Может кто-то и нашел фракталы в живых организмах, но на мой взгляд их там не должно быть.

Все многообразие внешних форм растений и простейщих животных описывается фракталами. (Кленовый лист, спиральная форма раковин молюсков и т.д.) Я в своем посте воспроизводил методы интерпретации теории Тьюринга по диференцации морфологических форм простейших организмов в процессе роста.

В живом все строго детерминировано. Информация однозначно записана в цепочках молекул, точно также как в прошитом ПЗУ. Если упрощенно. В зависимости от поступившей извне информации в виде цепочек химических реакций или электрохимических потенциалов и считанной в виде структурно упорядоченной информации определяется дальнейший ход химических реакций и в итоге реакция организма.

Форма и размер листьев и кроны дерева не записаны одназночно дифференцировано в ДНК их клеток. Их вариативность в пределах генотипа есть следствие изменьчивости условий окружающей среды.

Внешне разумное поведение микроботов, двигающихся в ящике со стенками, и их адаптивные механизмы реализованны на весьма примитивных схемах переключателей с  элементами с обратной связью.
Стерические ограничения в сочетании с простейшими реализоваными на физхими механизмами переключения и обратной связи могут дать подобную структуру "инстинктивного поведения" Относительно  жестко дифференцированны в ДНК лишь механизмы рождения и роста биологических особей. Но и здесь имеется вариативность из за ошибок считывания. Они могут быть закреплены или подавлены в потомстве механизмами естественного отбора.
Поведенческие особенности  особей в наследственной информации записаны косвенно, через морфологические особенности и особености метаболизма, зависящие от формы и размера особей. И в поведении особей и популяций рулит не информация ДНК, а вариативность нелинейной динамики взаимидействия с окружающей средой.

Фрактальные формы  типов  областей фазового пространства устойчивых локальных решений уравнений нелинейной динамики, описывающих взаимодействия популяций биообъектов  со средой, есть просто следствие физических, и их отражений в биологических, законах природы.

[STS]

http://www.membrana.ru/articles/inventions/2009/04/09/175100.html

[sychbird]

http://www.membrana.ru/articles/inventions/2009/04/09/175100.html

Здесь речь идет о рисунке.  Я же говорил, что фракталом  описывается форма раковины. :roll:  Но, посмотрев внимательно рисунок, могу с уверенностью сказать, что все виды раскраски раковин так же являются типичным видом фрактальной геометрии. О самой же теории, на основании того, что изложено, сказать нечего.
Не исключено, что она излагает биохимические механизмы реализациии фрактальных видов решений уравнений нелиной динамики, описывающих взаимодействие особей(популяций?) со средой.( разные уровни и модели описания одно типа закономерностей)

[STS]

за создание специфических цветных узоров раковин, равно как и за выбор их формы, включая мелкие детали вроде бугров и борозд,

вообще я не в пику написал, а просто, для порядку, это не противоречит фракталам.

[sychbird]

за создание специфических цветных узоров раковин, равно как и за выбор их формы, включая мелкие детали вроде бугров и борозд,

вообще я не в пику написал, а просто, для порядку, это не противоречит фракталам.

Я сам виноват, невнимательно прочитал ник. Потом уже понял. :wink:

[SAV]

To sychbird

Все многообразие внешних форм растений и простейщих животных описывается фракталами. (Кленовый лист, спиральная форма раковин молюсков и т.д.) Я в своем посте воспроизводил методы интерпретации теории Тьюринга по диференцации морфологических форм простейших организмов в процессе роста.

Математически описываться может. Но определяется по иным законам.
Фрактал - свойство самоподобия, то есть целое составленное из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком.
Записанный один раз закон формы может транслироваться многократно, в том числе и в постоянно увеличивающемся масштабе. Улитка раковины результат того, что моллюск растет и ему требуется все больший объем, а закон строительства его домика один и тот же. Вот растут все большие и большие витки.

Внешне разумное поведение микроботов, двигающихся в ящике со стенками, и их адаптивные механизмы реализованны на весьма примитивных схемах переключателей с элементами с обратной связью.

Поведение микроорганизмов я не называю разумным. Поскольку сам не знаю определения разума. Но триггера и обратной связи не достаточно. Обычный триггер не имеет обратной связи, ибо это устройство с бистабильным состоянием. Кроме разве что триггера Шмидта, но это особый случай. Впрочем реакции системы на внешнее воздействие это хорошо изучены разделй АСУ.

Стерические ограничения в сочетании с простейшими реализоваными на физхими механизмами переключения и обратной связи могут дать подобную структуру "инстинктивного поведения" Относительно жестко дифференцированны в ДНК лишь механизмы рождения и роста биологических особей.

Именно роста, что определяется прижизненным синтезом белков и детерминируется путем копирования с единой матрицы. А отсюда ряд следствий, но об этом чуть ниже.

Поведенческие особенности особей в наследственной информации записаны косвенно, через морфологические особенности и особености метаболизма, зависящие от формы и размера особей. И в поведении особей и популяций рулит не информация ДНК, а вариативность нелинейной динамики взаимидействия с окружающей средой.

Фрактальные формы типов областей фазового пространства устойчивых локальных решений уравнений нелинейной динамики, описывающих взаимодействия популяций биообъектов со средой, есть просто следствие физических, и их отражений в биологических, законах природы.

Форма листьев не имеет отношение к фракталам? Не знаю. Фрактал есть повторение чего-то в разных масштабах. Форма листьев строго записана в генотипе растения. Вариации формы, размеров и цвета отдельных листьев одного и того же растения уже результат фенотипа.

А поводу остального я думаю так.
Нелинейная динамика не дает строгой определенности конечного результата. Небольшая вариация внешних условий (температуры, концентраций и т.п.) может привести к реализации разных путей тех или иных химических реакций, что просто разрушит основу стабильного существования уже простейшего живого организма. В то время как для живого организма диапазон вариации тех или иных параметров должен быть достаточно широкий. Поэтому в живом организме в процессе эволюции большинство процессов были строго детерминированы. Конечно проходят эти процессы без участия ДНК. Но механизмы иные и нелинейной динамики там по крайне мере в явном виде кажется нет. Скажем селективность мембраны, определяется конкретной структурой мембраны. Сама же структура, которая дает такую селективность, выработана в процессе эволюции и записана в ДНК, поэтому при прижизненном синтезе белков для мембраны без  ДНК никак не обойтись. Хотя конечно в процессе диффузии конкретных веществ через мембраны ДНК не участвует.

[sychbird]

То SAV

Есть прямые экспериментальные доказательства , что популяционная динамика описывается именно уравнениями нелинейной динамики. Есть достаточо много работ по матмоделям популяционной динамики, основанным на уравнениях нелинейной динамики и дающих прекрасное совпадения с наблюдениями биологов. В частности получили объяснения такие явления как популяционный взрыв, популяционные циклы и многое другое.

В общем виде фрактальные решения уравнений зависят от параметров.
В некотором диапазоне параметров устойчивого поведения  локального  типа решения(форма листа например сохраняеться, а размер и число лепестков вариативны) и получается адекватная матмодель фенотипа.

Типы фракталов очень разнообразны. Вообще говоря, строение тела человека с четырьмя конечностями, пятью пальцами на руке и т.д. тоже описываеться фракталом. Строение коры головного мозга - это тоже один из типов фрактала, как и строение нейронной сети с синапсами. И это не мои измышления. Это все есть в монографиях Пригожина и школы синергетики.

[SAV]

To sychbird
Проблема на мой взгляд в том, что хотя фракталы и описывают те или иные особенности, но ничего не объясняют. Хотя я с глубоким уважением отношусь к работам Пригожина. Но я ко всякой проблеме привык подходить со своим так сказать штангенциркулем.
Математически можно объяснить почти все. Но стоит ли за этим реальная физика? Например, мы неплохо описывает законы небесной динамики, даже не зная физически, что такое тяготение. Или дифференциальные уравнения много чего описывают.
С одной стороны это замечательно, если фракталы позволяют описать поведение популяции, что полезно для оленеводов (шутка) и наверняка находит применение на практике. Но не всегда такие объяснения удобны с практической точки зрения, поскольку помогают что-то узнать, но не позволяют понять.
Вот, например я выше описал, как растет раковина. Может это и не совсем верное объяснение, но его поймет любой школьник. А если я ему буду рассказывать про математику фракталов и нелинейную динамику, он тут же отупеет и навсегда потеряет интерес к науке.

[sychbird]

Ну это все действительно так, как Вы представили. Это действительно метамодель, не раскрывающая механизмов ее реализации на физико-химическом и биомолекулярном уровне.

Но здесь имеет значение следующее. Этот уровень описания дает возможность предсказания будующих трендов развития ситуации.
Так же как и термодиномические подходы. Да по сути они таковыми и являются. В основе неравновесная термодинамика. Возможность предсказания - это очень мощный по значимости результат.

Второй момент. Это раскрывает движущие силы эволюционных процессов. Частные описания на физико-химическом и биомолекулярном уровне способны прослеживать взаимосвязи между очень ограниченным числом влияющих на эволюционную динамику параметров среды. Но в реальности имеет место суперпозиция всех частных механизмов. И на этом уровне предсказания на больших временах практически не достижимы.

Но любые Вам уровни описания крайне необходимы для таких целей, как геннная инженерия, моделлирование интелектуальных процессов, биотехнология и других. Всем подходам найдется место.
Истинное знание всегда многомерно.

[sychbird]

"Жизнь, как мы знаем её", является ключевой концепцией в поиске других живых существ во Вселенной. Однако ещё существует возможность жизни, "как мы её не знаем".
http://infuture.ru/

[sychbird]

Органические вещества в космосе становятся все сложнее[/size]
Совместная работа исследователей из Института Радиоастрономии Макса Планка (MPIfR), Корнеллского Университета и Университета Кёльна привела к обнаружению в межзвездном пространстве двух органических соединений наиболее сложных к настоящему времени в отношении космохимии – этилформиата и н-бутиронитрила.
Разработанная ими компьютерная модель химических реакций, протекающих в межзвездном пространстве, позволяет также предположить возможность существования в межзвездном пространстве более сложных соединений, например, аминокислот.

Исследователи использовали 30-метровый телескоп испанского Института радиоастрономии миллиметровых волн для изучения излучения молекул, находящихся в районе формирования звезд в созвездии Стрельца (Sagittarius B2) ближе к центру нашей галактики.
Молекулы были обнаружены в горячем плотном газовом облаке, известным как «Родина больших молекул» («Large Molecule Heimat»), внутри которого находится яркая молодая звезда. В прошлом в этом облаке уже были обнаружены различные органические соединения, включая спирты, альдегиды и карбоновые кислоты. Сложный эфир этилформиат (C2H5OCHO) и представитель нитрилов – бутиронитрил (C3H7CN) представляют собой не только впервые обнаруженные в межзвездном пространстве представители своих классов соединений, но и наиболее сложные соединения, обнаруженные к настоящему времени в космическом пространстве.
Атомы и молекулы испускают излучение с определенной частотой, это излучение проявляется в виде характеристических полос в спектре электромагнитного излучения астрономического объекта. Определение молекулы или атома по спектру похоже на установление личности человека по отпечаткам пальцев.
Трудность обнаружения сложных молекул в космическом пространстве обусловлена тем, что при совместном присутствии в космическом газопылевом облаке нескольких типов соединений их спектры перекрываются, что приводит к сложности интерпретации. С усложнением структуры молекул усложняется задача их идентификации – их излучение распределяется на большее число спектральных линий, каждая из которых, соответственно ослабевает. Телескоп IRAM зафиксировал около 3700 линий в спектре, из которых лишь 36 были отнесены к сигнатурам этилформиата и н-бутиронитрила.

Для объяснения механизмов образования этих и других молекул в космическом пространстве исследователи предложили компьютерную модель. Химические реакции в космосе могут происходить просто в результате столкновения частиц газопылевого облака, однако небольшие зерна пыли, также содержащиеся в этих облаках, могут играть роль гетерогенных катализаторов, на поверхности которых протекает образование сложных молекул.

Источник: Astronomy & Astrophysics, 2009, DOI: 10.1051/0004-6361/200811550
http://mpg.de/english/illustrationsDocumentation/documentation/pressReleases/2009/pressRelease200904211/index.html

[SAV]

Сложные вопросы муравьи решают голосованием
27.04.2009, 12:49
http://www.upmonitor.ru/news/world/721495a/
Муравьи вида Temnothorax albipennis при выборе места жительства руководствуются соображениями комфорта. А при выборе между несколькими альтернативами вопрос решается методом голосования.

В ходе эксперимента ученые поселили колонию членистоногих в большом ящике. На выбор муравьям было представлено два варианта: "плохой дом" совсем рядом и "более качественный дом", но в несколько раз дальше. Исследовав оба варианта, насекомые "положили глаз" на второй. Может показаться, что крохотные работяги все же произвели кое-какие вычисления, но это не так - для начала, только четверть "разведчиков" побывала в обоих домах.

Дело оказалось в силе убеждения: определившиеся исследователи звали с собой "посмотреть" еще одного рабочего товарища. А когда в новом месте собиралась достаточно большая "диаспора", туда быстро переезжала и вся колония, - пишет newsru.ua.

Чуваки! Там есть классное место, айда там жить будем!