Что такое индивид? Теория информации может дать ответ
Представить биологию без индивидов — отдельных организмов, клеток или генов — почти невозможно. Но как быть с рабочим муравьем, который никогда не размножается и не выживет вне колонии? Являются ли триллионы микроорганизмов нашего микробиома, которые численно превосходят наши собственные клетки, частью нашей индивидуальности?
«Несмотря на почти универсальное предположение об индивидуальности в биологии, существует мало согласия о том, что такое индивиды, и мало строгих количественных методов для их идентификации», — пишут авторы новой работы в журнале Theory in Biosciences. Проблема, как они отмечают, аналогична выделению фигуры из фона на рисунке из гештальт-психологии. Как и в известном изображении двух лиц, очерчивающих вазу, живой организм и его среда создают целое, которое больше суммы частей.
Один из способов решить эту загадку предлагает теория информации. Вместо того чтобы фокусироваться на анатомических признаках, таких как клеточные стенки, президент SFI Дэвид Кракауэр, Нильс Берчсингер из Франкфуртского института перспективных исследований, Эккехард Ольбрих из Института математики в естественных науках им. Макса Планка, профессор SFI Джессика Флэк и профессор SFI Нихат Ай (также из Института математики им. Макса Планка) обращаются к структурированным потокам информации между системой и её средой. «Индивидов, — утверждают они, — лучше всего рассматривать в терминах динамических процессов, а не как стационарные объекты».
Индивид как глагол: какие процессы создают отличительную идентичность? Флэк подчёркивает, что такой подход позволяет рассматривать индивидуальность как «непрерывную, а не бинарную, вложенную и возможную на любом уровне». Теория информации об индивидуальности (information theory of individuality, или ITI) описывает возникающую агентность на разных масштабах и с распределёнными коммуникационными сетями (например, одновременно и у муравьёв, и у колоний).
Авторы используют модель, предполагающую три типа индивидов, каждый из которых соответствует разному сочетанию саморегуляции и влияния среды. Разложение информации таким образом даёт градиент: от зависящих от среды форм, таких как водовороты, до частично зависящих колониальных форм, таких как коралловые рифы и паутины, и до организмов-индивидов, которые формируются средой, но сильно самоорганизуются.
Каждый из них — это стратегия передачи информации вперёд во времени, что, по словам Флэк, означает: «Индивидуальность — это про сокращение временной неопределённости». Репликация здесь возникает как лишь одна из многих стратегий, позволяющих индивидам упорядочивать информацию в своём будущем. Для Флэк это «оставляет нас свободными спросить, какую роль репликация играет в сокращении временной неопределённости через создание индивидов» — вопрос, близкий к вопросу о том, почему мы вообще находим жизнь.
Возможно, самое важное следствие этой работы — в том, как она помещает наблюдателя в центр эволюционной теории. «Как и в квантовой механике, — говорит Кракауэр, — где состояние системы зависит от измерения, измерения, которые мы называем естественным отбором, диктуют предпочтительную форму индивида. Кто производит измерение? То, что мы находим, зависит от того, что наблюдатель способен увидеть».