logo

Математика и живые организмы

Если почему-либо процесс счета на этом оборвется, может родиться ребенок с врожденным дефектом — так называемой клешневидной рукой. Нормальную работу «вычислительной машины» нарушает постороннее вмешательство — сюрприз вне программы. Его может преподнести попавшее извне мутагенное химическое вещество, искажающее генетическую программу, или, например, вирус краснухи — хорошо известная причина врожденных уродств. В норме, однако, за первым счетом до двух следует второй, тоже до двух — новое разделение субкреодов на два дочерних зачатка. После этого должна наступить катастрофа — асимметричное деление в одном из зачатков; в итоге получится искомое число 5. Если же деление произойдет симметрично, то будет не пять пальцев, а шесть. Известно, что шестипалость наследуется. То есть в некоторых случаях вычислительная машина дает систематическую и притом всегда двустороннюю (на обеих руках) ошибку.

Известны и другие варианты живой арифметики. Например, деление первичной нервной трубки на 32—35 сегментов — будущих позвонков. При таких относительно больших числах возможна ошибка на две-три единицы за счет копчика — рудиментарного хвоста. Фактически счет прерывается, когда иссякают организаторы, т. е. с момента, когда генетический план оказывается полностью реализованным. Словно некий прораб окидывает взглядом готовое здание, сверяет его с чертежом и убеждается, что все этажи на месте. А что будет, если уже возведенную постройку частично разобрать? Эксперименты такого рода провел на некоторых кольчатых червях Б. Момент. Он отсекал от червя несколько сегментов, и каждый раз регенерировало ровно столько сегментов, сколько их недоставало. Каждый раз восстанавливался стандарт — 22 сегмента. Значит, вычислительное устройство функционирует и во взрослом организме.

Глаза и логарифмы

Зрительные рецепторы, так же, как и другие — слуховые, температурные и т. д., получают сигналы из внешнего мира; они должны передать зрительную информацию в мозг точно и своевременно. Передача сигналов от глаза к мозгу осуществляется нейронами «порогового» типа—аналоговый способ оказывается неприменимым при передаче сигналов на достаточно большие расстояния. А у пороговых нейронов, как уже говорилось, все импульсы совершенно одинаковы, и сведения о величине входного сигнала эти нейроны передают меняя частоту импульсации.

Тут возникает вот какая проблема. Освещенность в сумерках, когда предметы еле видны, отличается от освещенности при ярком солнечном свете примерно в миллиард (т. е. в 109) раз. Максимальная же частота, с которой может работать нейрон — 1000 импульсов в секунду. Легко сообразить, что нельзя передавать информацию, меняя частоту работы нейрона пропорционально освещенности: если при ярком свете частота импульсов будет максимальной (1000 имп/с), то при уменьшении освещенности в миллион раз сигнал будет поступать всего один раз в 15 минут. Но за это время он совершенно потеряет свою актуальность!

Но может быть, разумно такое устройство зрительной системы, когда разные ее элементы, разные нейроны работают каждый в своем диапазоне освещенности: одни в сумерки, другие в пасмурный день, третьи на ярком солнце. Простой подсчет показывает, что если принять за нижнюю границу частоты работы нейрона, необходимой для достаточно своевременной передачи информации, 1 имп/с, то для охвата диапазона изменения освещенности в миллиард раз потребуется миллион нейронов — и это без всякого «запаса» прочности, без дублирования их работы! Но главное вот что: в каждый момент будет работать только одна клетка из миллиона, а остальные 999 999 будут «даром есть хлеб»: ведь в отличие от технических, живые «механизмы» потребляют энергию (свой «бензин») не только во время работы. А экономия энергии в живой природе — одно из главных условий выживания.

Перейти на страницу:
1 2 3 4 5 6 7 8 9

 


Copyright © 2013 - SimpleBiology.ru - Все права защищены