Эволюция мозга. Драконы Эдема - стр. 8
Информация, содержавшаяся в любом послании, обычно измеряется в единицах, называемых битами – сокращение от binary digit, что значит «двоичный знак». Простейшие арифметические вычисления используют не десять разрядов (как делаем мы вследствие того, что по случайности эволюции обладаем десятью пальцами), а только два – 0 и 1. Так что на любой достаточно четкий вопрос может быть дан ответ в виде 0 или 1, «да» или «нет». Если бы наследственный код был описан на языке, имеющем не четыре, а две буквы, то число битов в молекуле ДНК равнялось бы удвоенному числу пар нуклеотидов. Но так как существует четыре типа нуклеотидов, число битов информации в ДНК в четыре раза больше числа пар нуклеотидов. Таким образом, если одна хромосома имеет пять миллиардов (5 · 10>9) нуклеотидов, она содержит двадцать миллиардов (2 · 10>10) битов информации. (Символ 10>9 указывает, что за единицей следует определенное число нулей – в данном случае девять.)
Как много информации содержится в двадцати миллиардах битов? Чему она будет соответствовать, если записать ее в обычной книге современным человеческим языком? Наши алфавитные языки, как правило, имеют от двадцати до сорока букв плюс одну-две дюжины цифр и знаков препинания; таким образом, для таких языков оказывается достаточно шестидесяти четырех независимых значков. Так как 2>6 равняется 64 (2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2), то не потребуется более шести битов, чтобы определить каждый значок. Мы можем представить себе ситуацию в виде «игры в двадцать вопросов», в которой каждый ответ соответствует одному биту. Предположим, что значок, который загадан, – это буква Н. Мы можем найти ее следующим образом.
Первый вопрос: Буква ли это (0) или же какой-то другой значок (1)?
Ответ: Буква (0).
Второй вопрос: Находится ли она в первой (0) или во второй (1) половине алфавита?
Ответ: В первой половине (0).
Третий вопрос: Из шестнадцати букв первой половины алфавита находится ли она в числе первых восьми (0) или вторых восьми (1) букв?
Ответ: Среди вторых восьми (1).
Четвертый вопрос: Среди вторых восьми букв находится ли она в первой половине (0) или во второй половине (1)?
Ответ: Во второй половине (1).
Пятый вопрос: Из этих букв принадлежит ли она к числу Л, М (0) или к Н, О (1)?
Ответ: К числу Н, О (1).
Шестой вопрос: Это Н (0) или 0(1)?
Ответ: Это Н (0).
Определение буквы Н, таким образом, равносильно двоичному тексту 001110. Но нам потребовалось не двадцать вопросов, а лишь шесть, и именно в этом смысле было сказано, что всего шести битов достаточно, чтобы определить заданную букву. Поэтому двадцати миллиардам битов соответствует примерно три миллиарда букв (2 · 10>10/6 ≈ 3 · 10>9). Если считать, что в среднем слове примерно шесть букв, то информация, содержащаяся в хромосоме человека, соответствует приблизительно пяти миллионам слов (3 · 10>9/6 = 5 · 10>8). Полагая, что на обычной странице примерно три сотни слов печатного текста, мы получаем цифру в два миллиона страниц (5 · 10>8/3 · 10>2 ≈ 2 · 10>6). Если средняя книга содержит пятьсот таких страниц, то информация, заключенная в одной-единственной хромосоме человека, соответствует четырем тысячам таких томов (2 · 10>6/5 · 10>2 = 4 · 10>3). Ясно теперь, что последовательность ступенек лестницы ДНК по объему заключенной в ней информации сравнима с гигантской библиотекой. Точно так же ясно, сколь богатая библиотека необходима, чтобы описать такой тщательно сконструированный и тонко функционирующий объект, каким является человеческое существо. Простые организмы обладают меньшей сложностью и меньшими возможностями и требуют поэтому меньшего объема генетической информации. Каждый из «Викингов» – космических аппаратов, опустившихся на Марс в 1976 году, имел в своих компьютерах заранее запрограммированные инструкции объемом в несколько миллионов битов. Таким образом, «Викинг» обладал несколько большей «генетической информацией», чем бактерия, хотя и значительно меньшей, чем водоросли.