КОМПЬЮТЕРНЫЙ ВИРУС - ЖИВОЕ СУЩЕСТВО?
отрывок из работы
Биофизика полей и излучений и биоинформатика:
Монография, Ч.I.
Физико-биологические основы информационных процессов в живом
веществе /Е.И. Нефедов, А.А. Протопопов, А.А. Хадарцев, А.А. Яшин; Под
редакцией А.А. Яшина. - Тула: Изд-во ТулГУ, 1998. - 333с.
Определение живого объекта. По Грину Н., Стауту У., Тейлору Д.
основными признаками, по которым живые объекты отличаются от неживых,
являются: питание, дыхание, раздражимость, подвижность, выделение из
организма конечных продуктов обмена веществ, размножение и рост.
Отдельными из данных характеристик обладает ряд объектов неживой
природы, например, растет в размерах снежный ком, скатывающийся с горы,
размножается простым делением на несколько капель капля воды при ударе
о преграду и т. д. Вместе с тем живой объект однозначно определяется
совокупностью перечисленных признаков. Поэтому для определения понятия
<живой объект> необходимо решить задачу выражения совокупности
определяющих его характеристик, выраженных в конкретных биологических
терминах, в обобщенных представлениях.
В существующих определениях жизни в основном обобщаются результаты
естественных наук, позволяющие выделить признаки, по которым живые
организмы отличаются от неживых. Такой подход приводит к обобщенному
представлению о жизни как о специфической форме существования живой
материи.
Из результатов анализа следует, что существенную роль в определении
жизни должно играть то, что жизнь - это свойство живого объекта.
Жизнь как общее, интегральное свойство живых объектов проявляется в
системе отношений между живым объектом и окружающей средой в процессах
жизнедеятельности, метаболизма, гомеостаза, в ходе воспроизводства
жизни и в обобщенных понятиях может быть определена как совокупность
свойств живого объекта:
- способности воспроизводить себе подобные или имеющие качественные
отличия объекты; (+)
- способности управлять процессами материального, энергетического и
информационного обмена с окружающей средой. (++)
Свойство (+) характеризует способность живого объекта к
размножению.
Размножение живых организмов может быть бесполовым:
делением особи на две и большее число идентичных родительской клеток;
образованием спор - репродуктивных единиц, состоящих из небольшого
количества цитоплазмы и ядра; почкованием, при котором новая особь
образуется в виде выроста на теле родительской особи, а затем
отделяется от нее, превращаясь в самостоятельный организм;
фрагментацией, т. е. разделением особи на две или несколько частей
(например, при разрыве тела нитчатых водорослей или тела некоторых
низших животных), каждая из которых растет и образует новую особь;
вегетативным размножением, при котором от растения отделяется
относительно большая, обычно дифференцированная часть и развивается в
самостоятельное растение; клонированном, то есть искусственным методом
получения идентичных потомков некоторых видов высших растений и
животных (например, при пересадке ядра, взятого из клетки кишечника
лягушки, в яйцеклетку, собственное ядро которой предварительно было
разрушено ультрафиолетом; вырастает головастик, развивающийся в
лягушку, идентичную той особи, от которой взято ядро), и половым: в
результате слияния генетического материала гаплоидных ядер
специализированных половых клеток - гамет раздельнополых особей или
двуполых, т, е. способных производить и мужские, и женские гаметы
(например, дождевые черви, ракообразные и т. д.); при партеногенезе -
модификации полового размножения, при котором женская гамета
развивается в новую особь без оплодотворения мужской гаметой (например,
у медоносной пчелы матка откладывает оплодотворенные яйца, которые,
развиваясь, дают самок, то есть маток или рабочих особей, и
неоплодотворенные яйца, которые дают самцов - трутней). Одноклеточные
организмы - бактерии размножаются бесполовым путем (бинарным делением с
образованием двух дочерних клеток), а также половым, в примитивной
форме, за счет обмена генетическим материалом, т. е. генетической
рекомбинацией.
Вирусы воспроизводят себя только внутри живой клетки. После
проникновения в клетку вирус <выключает> (инактивирует) хозяйскую ДНК
и, используя собственную ДНК или РНК, дает клетке команду синтезировать
новые копии вирусов.
Многообразие механизмов размножения известных живых организмов, как
это видно из сделанного обзора, имеет массу единичных черт, а также
общее: для всех случаев размножения характерны процессы воспроизводства
живым существом новых живых существ (идентичных или имеющих на момент
появления качественные отличия).
Кроме размножения живым объектам присуще явление роста (рост, в
соответствии с точкой зрения авторов работы, трактуется в широком
смысле, включая процессы развития). Рассмотрим подробнее разновидности
роста живых организмов.
Рост многоклеточного организма, начинающийся с одной клетки, имеет
стадии: гиперплазии - увеличения числа клеток при их делении,
гипертрофии - необратимого увеличения размеров клеток в результате
поглощения воды или синтеза протоплазмы и дифференцировки клеток, то
есть их специализации, являющейся частью морфогенеза (морфогенез - это
процесс изменений на клеточном уровне, приводящий к изменению общей
формы и структуры как отдельных органов, так и организма в целом).
Развитие ряда беспозвоночных характеризуется наличием быстрых
изменений, происходящих при переходе от личиночной стадии к взрослой
форме - метаморфозом (например, головастик - амфибия и т. п.); еще
более сложные изменения, сопутствующие росту, присущи позвоночным,
например, на протяжении жизни человеческого организма после
оплодотворения яйца сменяется 47 клеточных поколений, 42 из которых
приходится на период внутриутробного развития. При этом на стадии роста
живой системы (организма) создаются не только живые элементы (клетки),
но и неживые элементы живой системы, например, силовым элементом кости
и дентина является так называемое основное вещество, состоящее
преимущественно из неорганических соединений.
Рост бактерии характеризуется увеличением размеров и продолжается
до достижения определенного отношения между объемами ядра и цитоплазмы,
после чего начинается деление клетки.
Вирусы, в отличие от других живых организмов, не имеют клеточного
строения. Стадии роста, присущей клеточным организмам, в жизненном
цикле вирусов нет.
Отсутствие явления роста у одного из классов организмов (вирусов)
показывает, что рост не является общим свойством живых объектов, и,
следовательно, рост не должен отражаться в качестве одного из
существенных признаков в определении живого объекта.
Свойство (++) обобщает такие признаки живого объекта, как питание,
дыхание, раздражимость, подвижность, выделение из организма конечных
продуктов обмена веществ. Общее для данных явлений заключается в
способности живых особей целенаправленно регулировать сопутствующие
перечисленным признакам процессы материального, энергетического, а
также информационного обмена с окружающей средой. Факт существования
эволюции живой природы убедительно доказывает управляющий характер
такого целенаправленного регулирования. Без способности живого объекта
управлять материальным, энергетическим и информационным обменом с
окружающей средой невозможно возникновение фенотипических изменений и,
соответственно, исчезает одно из условий процесса эволюции.
Свойство (++) согласуется с определением жизни по М. И.
Штеренбергу, так как управление процессами материального.
энергетического и информационного обмена с окружающей средой
предполагает сигнальную активную форму существования живых объектов.
Изложенное позволяет сформулировать определение живого объекта, общее
для вирусов, бактерий и многоклеточных организмов: живым объектом
является предмет (вещь), способный воспроизводить себе подобные или
имеющие качественные отличия предметы (вещи) и управлять материальным,
энергетическим и информационным обменом с окружающей средой.
Вопрос целесообразности возникновения и предназначения человека в
ходе эволюции материи и определение разума. В иерархической лестнице
живой материи усиление свойства (++) до уровня целенаправленного
управления энергоинформационными процессами в окружающей среде
соответствует переходу к разумной форме жизнедеятельности, присущей
человеку. С началом регулирования человеком геологических,
геохимических и биогеохимических процессов на Земле, выходом в космос,
освоением промышленных космических технологий деятельность человека по
изменению и преобразованию окружающей среды все более носит
космопланетарный характер. Человек активно трансформирует биосферу в
ноосферу, следовательно, обобщенное понятие <человек> нельзя сводить
только к представлению о субъекте общественноисторической деятельности
и культуры; человек является элементом биосферы, формирующим ноосферу,
фактором космопланетарного масштаба. При таком подходе свойство
индивидуума осуществлять творческую познавательную деятельность,
раскрывающую сущность действительности превращается в необходимый
признак все более углубленного и целенаправленного, разумного
преобразования реальности человеком. Это позволяет сделать заключение,
что разум, как сторона человека, проявляющаяся в системе отношений
между человеком и изменяемой им природой, является свойством человека
все более углубленно и целенаправленно управлять провесами
материального, энергетического и информационного обмена в окружающей
среде и между человеком и окружающей средой. (+++)
Свойство (+++) указывает на функцию, предназначение человека
выполнять роль управляющего регулятора развития природных явлений.
Можно предположить, что по мере расширения познания сущности
реальности, овладения новыми источниками энергии, технологиями,
средствами воздействия на природные процессы на все более значительных
космических и все более меньших внутриядерных и внутричастичных
расстояниях роль человека в эволюции материи будет возрастать.
Человек, обладая свойствами (+) и (+++), имеет потенциальную
возможность породить качественно новые живые объекты с новой формой
организации жизни. В подтверждение данного утверждения, а также того,
что человек уже в настоящее время способен выполнять функции Творца,
рассмотрим компьютерные вирусы размножающегося типа.
Под компьютерным вирусом обычно понимается любая компьютерная
программа, которая написана специально для разрушения данных или
аппаратных средств. Подавляющее большинство известных вирусов
размножается в процессе своего функционирования, поэтому под
компьютерными вирусами часто понимают программы, способные к
размножению. По определению Е. В. Касперского, компьютерным вирусом
называется программа (то есть некоторая совокупность выполняемого
кода), которая может создавать свои копии (не обязательно полностью
совпадающие с оригиналом) и внедрять их в файлы, системные области
компьютера, вычислительные сети и т. д. Количество известных
компьютерных вирусов постоянно растет, например, антивирусная программа
AVP (версия 2.2) распознает свыше 8000 вирусов.
В соответствии с классификацией компьютерных вирусов, предложенной
Е. В. Касперским и А. N. de Mont de Rique (Энциклопедия компьютерных
вирусов, версия 1.2 / Россия, 1992 -1995 г., распространяется на
дискетах), вирусы можно разделить на классы по следующим признакам: -
по среде обитания вируса (сетевые, файловые, загрузочные и смешанные,
например, файловозагрузочные и т. д.);
- по способу заражения среды обитания (резидентные, то есть
оставляющие при инфицировании компьютера в оперативной памяти свою
резидентную часть, которая затем перехватывает обращение операционной
системы к объектам заражения и внедряется в них. и нерезидентные);
- по деструктивным возможностям (безвредные, то есть никак не
влияющие на работу компьютера, кроме уменьшения свободной памяти на
диске в результате своего распространения; неопасные, влияние которых
ограничивается уменьшением свободной памяти на диске и графическими,
звуковыми и пр. эффектами; очень опасные, которые могут привести к
потере программ, уничтожить данные, стереть необходимую для работы
компьютера информацию, записанную в системных областях памяти, и т,
д.);
- по особенностям алгоритма вируса (компаньон-вирусы, черви,
паразитические, студенческие, стелсвнрусы, полиморфик-вирусы).
Сетевые вирусы распространяются по компьютерной сети. Файловые
вирусы заражают выполнимые файлы (командные файлы (ВАТ), загружаемые
драйверы (SYS) и выполняемые двоичные файлы (ЕХЕ, СОМ)). Загрузочные
или бутовые вирусы заражают загрузочный (Boot) сектор флоппи-диска и
Boot-сектор или Master Boot Record (MBR) винчестера и начинают свою
работу при загрузке компьютера (загрузка компьютера - это происходящий
при каждом его включении процесс формирования системы устойчивых
отношений в памяти ЭВМ, то есть структуры информационной среды
компьютера, необходимой для выполнения программ). <Компаньон>-вирусы
(companion) не изменяют файлы, а создают для ЕХЕ-файлов файлыспутники,
имеющие то же самое имя, но с расширением .СОМ. При запуске такого
файла операционная система первым обнаружит и выполнит СОМ-файл, то
есть вирус, который затем запустит и ЕХЕ-файл.
Вирусы-<черви> (worm) проникают в память компьютера из компьютерной
сети, вычисляют сетевые адреса других компьютеров и рассылают по этим
адресам свои копии. <Червь> обладает функцией перемещения, он
передвигается по памяти ЭВМ случайным образом или направленно. При
движении <червь> копирует себя на новое место, а там, где была полезная
информация, оставляет за собой нули.
<Паразитические> вирусы при распространении своих копий
изменяют содержимое дисковых секторов или файлов. К данной группе
относятся все вирусы, которые не являются <червями> или <компаньонами>.
<Студенческие> - это крайне примитивные вирусы, часто
нерезидентные и содержащие большое число ошибок.
<Стелс>-вирусы (вирусы-невидимки, stealth) перехватывают
обращения DOS к пораженным файлам или секторам дисков и
<подставляют> вместо себя незараженные участки информации.
<Полиморфик>-вирусы (polymorphic) или самомодифицирующиеся
вирусы изменяют свое тело при размножении. Изменения при этом могут
быть настолько существенными, что в большинстве случаев два образца
одного и того же полиморфик-вируса до и после акта размножения не будут
иметь ни одного совпадения.
Компьютерные вирусы функционируют в специфической информационной
среде - памяти компьютера. В компьютерной памяти выполняются различные
программы; вирусы, также являясь программами, <приписывают> себя к
другим программам, то есть <заражают> их. Такое <приписывание> означает
размножение, тиражирование вирусом своего тела (программы). Вирус,
размещающийся в <зараженной> им программе, ведет себя как целостное
образование и продолжает размножаться, <заражая> другие компьютерные
программы. Тело вируса может быть монолитным (несегментированным) или
сегментированным, т. е. состоящим из нескольких функционально связанных
элементов. Например, файловые и бутовые вирусы можно представить
состоящими из двух частей: головы и хвоста. Головой называют часть
вируса, которая первой получает управление, а хвостом - части вируса,
расположенные отдельно от головы.
Жизненный цикл компьютерного вируса включает в себя стадии
проявления, размножения и прекращения функционирования.
Фаза проявления может чередоваться с размножением и начинается
через определенный (инкубационный) период или при сочетании некоторых
условий. Кроме того, для ряда вирусов характерно наличие латентной
фазы, в течение которой никаких действий по своему размножению или
проявлению вирусом не предпринимается. Латентная фаза, как правило,
обусловливается определенным временным периодом (например, определенным
месяцем или годом), конфигурацией (например, вирус может
активизироваться только при попадании на винчестер) или аппаратными
особенностями (например, только на клонах IBM PC).
Прекращение функционирования может быть запрограммированным
действием (например, когда файловый резидентный вирус вызывает
форматирование жесткого диска и уничтожает таким способом необходимую
для работы ЭВМ информацию и, заодно, свое тело) или вызванным
конфликтом вируса с окружающей его информационной средой. Последний
случай реализуется, когда компьютер оказывается полностью <зараженным>
и перестает по этой причине работать, что обусловливает невозможность
дальнейшего функционирования в данных условиях размножившейся колонии
вирусов.
Кроме функций размножения, вирусы управляют процессами
информационного обмена между собой и окружающей их информационной
средой.
При начале работы <зараженной> программы вирус берет управление на
себя, находит и <заражает> другие программы, а также выполняет
какие-нибудь вредные действия (например, портит файлы или таблицу
размещения файлов, <засоряет> оперативную память, вызывает звуковые и
видеоэффекты и т. д.). После того, как вирус выполнит нужные ему
действия, он передает управление той программе, в которой он находится,
и программа работает так же, как обычно. Из изложенного ясно, что
компьютерные размножающиеся вирусы обладают свойствами (+) и (++) и,
таким образом, представляют собой живые объекты новой <информационной>
формы жизни, созданные человеком.
В заключении статьи контурно наметим подход к вопросу о
закономерности возникновения человека.
С точки зрения синергетики эволюция имеет признак образования
новых, разнообразных структур, возникающих за счет самоорганизации.
Самоорганизация возможна путем глобального воздействия на систему
окружающей среды, описываемого управляющими параметрами в
синергетических дифференциальных уравнениях, в связи с увеличением
числа компонентов системы или из-за смешения тех же компонентов, а
также по причине внезапного изменения управляющих параметров, которое
происходит в то время, когда система релаксирует в новое состояние при
новых условиях (связях).
Процесс релаксации системы в конкретное состояние, как это хорошо
известно из различных областей науки и техники, не способен
самопроизвольно изменить направление; для этого необходимо
принудительное, управляющее поведением системы, воздействие.
Наличие такого управляющего фактора в материи, то есть
существование человека, позволяет природе реализовать механизмы
самоорганизации за счет изменения управляющих параметров, что с позиций
синергетики открывает возможности очень широкого подхода к эволюции
структур. Это позволяет сделать заключение: закономерность
возникновения человека - управляющего регулятора природных процессов -
обусловлена тем, что человек в данном качестве является фактором,
способствующим расширению многообразия форм самоорганнзуюшейся.
развивающейся материи.
|
