Что такое жизнь, спросите вы?
У жизни много признаков и определений. Говорят о метаболизме, размножении, наследственности, эволюции, клеточном строении. Все эти признаки важны, но они описывают как устроены живые системы, а не что принципиально отличает живое от неживого.
В этой серии мы будем смотреть на жизнь под другим углом. Мы не будем начинать с химии, молекул или генов. Мы будем рассматривать жизнь как особый тип причинности, превращающий пассивный объект в субъект.
Чтобы понять, что именно изменилось в мире с появлением жизни, полезно начать не с многообразия живых форм, а с их нижней границы. Если жизнь — это особый тип причинности, то где проходит её минимальный порог? Что является самым простым носителем этой новой организации?
Логичный путь — двигаться к началу эволюционной шкалы и рассматривать самые простые и древние формы жизни. Бактерии появились задолго до многоклеточных организмов, нервных систем, органов чувств и поведения в привычном нам смысле. В этом смысле бактерия — не упрощённая версия сложного организма, а исходная форма, от которой всё началось.
В качестве примера возьмём бактерию Escherichia coli. Она не обязательно была первой бактерией исторически, но она принадлежит к тому же классу одноклеточных организмов, которые представляют минимальный устойчивый дизайн жизни. Кроме того, E. coli — один из самых хорошо изученных организмов: её физиология, сенсорные механизмы и поведенческие паттерны описаны подробно. Это делает её удобной отправной точкой для анализа.
Важно подчеркнуть, чего у E. coli нет. У неё нет мозга и нейронов. Нет сознания, намерений или целей в психологическом смысле. Нет планирования, символов или обучения в привычном понимании. Если даже в этом случае мы обнаружим агентность, значит, она действительно минимальна и не опирается на “высшие” когнитивные структуры.
Рассмотрим, как устроена эта система.
Во-первых, у бактерии есть чёткая физическая граница — клеточная мембрана. Она отделяет внутреннюю среду от внешней. Внутри клетки поддерживаются определённые концентрации веществ, энергетический баланс, осмотическое давление. Это и есть внутреннее состояние, отличное от состояния окружающей среды.
Во-вторых, для бактерии существует узкий коридор допустимых состояний. Потеря энергии, нарушение осмотического баланса, накопление токсинов приводят к гибели. Следовательно, существует норма — множество состояний, в пределах которых система может существовать. Поддержание этой нормы не является побочным эффектом, а составляет центральную задачу всей динамики клетки. Это то, что в биологии называют гомеостазом.
В-третьих, у бактерии есть контур управления, который поддерживает гомеостаз. E. coli обладает хеморецепторами, чувствительными к концентрациям веществ во внешней среде. Принципиально важно, что она реагирует не на абсолютные значения, а на изменения во времени: улучшается среда или ухудшается. Это означает, что система обрабатывает информацию о среде, а не просто пассивно претерпевает её воздействие.
У бактерии также есть средства воздействия на мир — жгутики и два базовых режима поведения: прямое движение и случайный поворот. Если условия улучшаются (например, растёт концентрация питательных веществ), бактерия с большей вероятностью сохраняет текущее направление движения. Если условия ухудшаются, она чаще меняет направление. Этот простой алгоритм позволяет бактерии находить питательное вещество и избегать токсина.
На этом уровне уже появляется принципиально новая структура причинности. Состояния среды перестают быть нейтральными: одни из них способствуют сохранению допустимых внутренних состояний, другие — угрожают им. Соответственно, действия бактерии оказываются асимметричными: одни состояния приводят к продолжению текущего поведения, другие — к его изменению. Возникает различие между «лучше» и «хуже» для самой системы. Так появляется минимальная агентность.
Агент — это система:
c наличием границы между агентом и окружающей средой и внутреннего состояния, отличного от состояния среды;
c гомеостазом — набором допустимых и предпочтительных внутренних состояний;
c контуром управления — способностью воспринимать состояние среды и действовать так, чтобы поддерживать гомеостаз.
Однако на этом месте возникает важный вопрос. Достаточно ли наличия границы, гомеостаза и контура управления, чтобы считать систему живой?