Принцип дополнительности в биологии

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

ИЗ РЕДАКЦИОННОЙ ПОЧТЫ

Принцип дополнительности в биологии

М. П. ТИУНОВ

В последнее время довольно часто говорят о смене парадигм в биологических науках. В основном речь идет о «качании маятника» между редукционизмом и холизмом и необходимости нового синтеза (Заварзин, 1995; Розенберг, Смелянский, 1997). Необходимо отметить, что подобная ситуация наблюдается и в других науках, и более всего она напоминает ситуацию в физике начала XX века.

Принцип дополнительности в биологии

М. П. ТИУНОВ

В последнее время довольно часто говорят о смене парадигм в биологических науках. В основном речь идет о «качании маятника» между редукционизмом и холизмом и необходимости нового синтеза (Заварзин, 1995; Розенберг, Смелянский, 1997). Необходимо отметить, что подобная ситуация наблюдается и в других науках, и более всего она напоминает ситуацию в физике начала XX века. Выход из положения тогда был найден в результате введения Н. Бором принципа дополнительности, согласно которому получение экспериментальных данных об одних физических величинах, описывающих микрообъект, неизбежно связано с изменением таких данных о величинах, дополнительных к первым.

По мнению Н. Бора, понятие дополнительности должно было иметь общеметодологическое значение и использоваться не только в области микрофизики. Однако этого до сих пор так и не произошло. Возможно, это связано с тем, что Н. Бор, избегая комментариев по поводу отношений между дополнительностью и природой физической реальности, не стал заострять внимание исследователей на том, изучение каких именно явлений с необходимостью ведет к использованию принципа дополнительности. Хотя в большинстве приводимых им примеров возможности расширения понятия дополнительности и применения его в других областях науки прослеживается единая закономерность. Почти всегда речь идет у него о невозможности изучения одними и теми же методами двух таких взаимосвязанных, но в то же время различных явлений, как дискретность и однородность. То есть, по сути, речь идет о двух противоположностях, антиномиях.

Как известно, любая попытка составить представление об основных закономерностях устройства мира ограничена всего двумя основными, или, лучше сказать, крайними картинами. В одном случае это неподвижный равновесный мир. Мир, где противоположности тождественны и неразличимы. В другом случае это будет динамичный, циклически развивающийся мир. Причем в том и другом случаях неважно, что лежит в основе — абсолютная идея, как у Гегеля, или материальное поле или вакуум, как в современной физике. Важно то, что только в этих моделях нет необходимости поиска первопричины, первотолчка, выводящих универсум из равновесия.

Сущность же принципа дополнительности состоит в том, что мы не можем одновременно и одними методами изучать эти крайние картины, или иначе — разные стороны одной картины. Необходимо сразу отметить, что принцип дополнительности, несмотря на эффективность его использования, не нашел полного понимания и у многих физиков. В первую очередь это связано с работами Эйнштейна, не сомневавшегося в возможности описания физической реальности, исходя только из понятия поля, т.е. найти и объяснить переход от однородности к дискретности. Хотя, если мы принимаем двойственность как основу мироустройства, то это невозможно. В том-то и сложность этого понятия, и лучше всех это показал, пожалуй, только Гегель (1999). Мир и един, и двойствен одновременно — в этом его двойственность. Мы можем изучать его как мир противоположностей, подразумевая при этом, что он един, или видеть единый мир, подразумевая, что в основе своей он антиномичен.

Наиболее сложной здесь является проблема взаимодействия противоположностей, проблема развития, движения. Очевидно, что в основе развития лежит первичная неравновесность мира «…на всех уровнях, будь то уровень макроскопической физики, уровень флуктуаций или микроскопический уровень, источником порядка является неравновесность…» (Пригожин, Стенгерс, 1986, с. 357). Любая система, предоставленная самой себе, стремится к достижению наиболее вероятного состояния, то есть к однородности или равновесию. В то же время, однонаправленность всех процессов, происходящих в природе, не ведет к возрастанию энтропии, как это вроде бы следует из второго начала термодинамики. Относительно недавно было показано (Денисов, 2000, 2001), что существующая математическая формулировка второго начала для необратимых процессов, выражающая собой рост энтропии в изолированных системах, ошибочна и нуждается в уточнении.

Выравнивающий процесс ведет к «слиянию» взаимодействующих систем или возникновению кольцеобразных, точнее, спиралевидных или вихревых процессов между ними. Относительное выравнивание или «локальное равновесие» (Гленсдорф, Пригожин, 1973, с. 109) происходит при достижении оптимального компромисса (Уголев, 1985), и чем больше замкнутость энергетического процесса, тем более изолирована и целостна новая система. Таким образом, относительной однородности, единообразия можно достичь только путем слияния, интеграции, выравнивания неоднородных, дифференцированных систем. Образование новых, относительно изолированных систем ведет к еще большей дифференциации и асимметрии внешней среды, взаимодействующей с выделенными системами. В сущности именно этот путь ведет к образованию иерархических или структурных уровней организации мира. «Каждый последующий уровень находится в зависимости от своего предшественника. Он может приобретать новые формы и функции только путем комбинирования компонентов предшествующего уровня» (Лима-де-Фариа, 1991, с. 353).

С другой стороны, как любую отдельную систему, так и весь уровень в целом можно рассматривать как относительно однородную, гомогенную систему, подвергающуюся воздействию неоднородной внешней среды. Неоднородность среды приводит к разграничению и возникновению внутри крупномасштабного движения локальных круговоротов. Образование в различной степени выделенных частей обусловлено разделяющим эффектом неоднородных условий внешней среды, т.е. образование их связано с противоположным интеграции процессом — дифференциацией. Причем разделяющее действие внешней среды не приводит к изменению основной структуры подвергающихся воздействию систем. Это как бы единый направленный поток брызг, сливающихся и разделяющихся почти одновременно. Причем сливаются и делятся они не до конца. Основная сущность сливающихся и делящихся сгущений не теряется. К тому же, если они сливаются по «форме», то делятся по «цвету».

В свое время еще Г. Спенсер (1870) предлагал рассматривать любое развитие как взаимодействие двух противоположных процессов — интеграции и дифференциации. Граница между этими процессами нечетка, поскольку происходят они почти одновременно, но, несмотря на это, при анализе природных систем и явлений нельзя не учитывать, что результаты этих процессов различны и их изучение требует различных подходов.

Именно с этих позиций необходимо рассматривать возможности использования системного и холистического подходов в биологии.

Системный подход изначально использовался для изучения результатов природных процессов, идущих по пути интеграции — от элементов к совокупности элементов. Наибольшую роль он сыграл в разработке теории интегративных уровней организации природных систем. Исходя из логики системного подхода, образование иерархического ряда основных уровней живого полностью комбинаторно. Учитывая ранее высказанное положение о том, что любая системная сущность проявляется в процессе самоорганизации в трех формах, а все уровни организации должны принадлежать к единой форме системы (Тиунов, 2002), можно получить следующую схему организации биологических систем:

прокариотная клетка-организм —> эукариотная клетка-организм —> многоклеточный организм.

Основываясь на особенностях структурной организации клеток, Л.Н. Серавин (1990) также выделяет три основных уровня организации живых организмов, предлагая им следующие названия — бактериоидный, цитоидный и гетероцитоидный. В то же время, очевидно, можно говорить о существовании еще одного уровня — симбионт, поскольку известно, что в настоящее время все многоклеточные организмы могут существовать только в симбиозе с микроорганизмами, т.е. по сути являются надорганизмами и относятся к системе более высокого иерархического уровня (Уголев, 1985).

Каждому из организменных уровней иерархического ряда организации живого соответствовали свои биосферные уровни (Заварзин, 2001), образованные биосферами с замкнутыми круговоротами веществ и с определенной внутренней средой, характеризующейся более-менее постоянными параметрами, как, например, температура, газовый состав воздуха (Вернадский, 1965; Горшков, 1995; Горшков и др., 1999).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *