Повна версія

Головна arrow Філософія arrow ІСТОРІЯ ТА МЕТОДОЛОГІЯ НАУКИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ФОРМУВАННЯ І РОЗВИТОК БІОЛОГІЧНОГО ПІЗНАННЯ: ОСНОВНІ ПАРАДИГМИ І ГІПОТЕЗИ

Сучасна методологія науки цілком виправдано проявляє інтерес до сменявшим один одного парадигм в історії біологічного пізнання. Їй важливо розібратися в тому, наскільки все концепції з найдавніших часів - наприклад, з епохи Геракліта або Аристотеля - прагнули до прояснення біологічної істини, володіючи при цьому почуттям історичної дистанції і вводячи поправки на особливості вирішення (обговорення) проблем в конкретних дослідницьких парадигмах і концепціях. Звернення до історико-пізнавальному аспекту біології має цільовий характер. Історія пізнання є способом осмислення сьогоднішньої практики пізнання. Історичний погляд дозволяє розібратися в характері формування понять, принципів і законів, які зберігали свою актуальність в біології донині. Історія прояснює контекст пізнання, зв'язку з традиціями, школами, знайомство з дискусіями, динамікою зміни відносин досвідченого і теоретичного знання, зі сформованими ідеалами, нормами і цінностями пізнання. Історико-епістемологічних експозицію біологічного пізнання можна схематично уявити як сукупність ключових дослідницьких сюжетів, які претендують на розкриття найважливіших біологічних понять і проблем, які конкурують один з одним.

Архетипи біологічного знання виявляються в найдавніших міфологіях. Міфи про живу природу концентровано висловлювали тривалий, багатотисячолітньої досвід людини по її первісному пізнання і практичного освоєння. Будь-яка найдавніша міфологія включає в себе елементи біологічних знань. Різноманітність міфологічних сюжетів про живу природу залежало від дій численних божественних персонажів, які займали певні місця і грали певні ролі в ієрархії природних явищ. Міфи про рослинний і тваринний світ представляли собою химерні сплетення елементів надприродного і природного знання, життєвих спостережень і наївних припущень. Біологічні міфи будувалися як серії послідовних відповідей на питання про походження рослин, тварин і людини, про їх організації та перетвореннях. Якщо міфологічний образ біологічної реальності визнати архаїчним витоком уявлень про життя, то на наступних етапах свого розвитку елементи біології знаходилися в найтіснішому оточенні повсякденного досвіду, філософських, теологічних, медичних, природничих (фізичних, хімічних) і математичних знань.

Цікавість античних філософів до походження тваринного світу та влаштуванню живих організмів було пронизане тенденціями до раціоналізації міфологічних образів. Найбільшою раціоналізацією відрізнялася класифікація тварин і рослин у Аристотеля. Він дав опис майже 500 видів тварин. Аристотель, мабуть, був першим ембріологом: розкриваючи курячі яйця, він день задньому протягом тритижневого періоду інкубації спостерігав формування складного організму птиці. Тільки в XVIII-XIX ст. визрівають умови формування біології як сукупності наукових дисциплін. Узагальнення і накопичення біологічного матеріалу стимулювалися аграрними і медичними потребами людини. Перший науковий досвід систематизації земної флори і фауни пов'язаний з ім'ям К. Ліннея. Його класифікації грунтувалися на пізнавальних ресурсах таких категорій, як категорії виду, роду, загону, класу. Він заклав понятійнотермінологіческіе основи класифікації, визначаючи тварина і рослина по родових і видовим ознаками.

Еволюціоністська парадигма. Теорія еволюції займає особливе місце в філософських роздумах на теми життя, її зародження та розвитку. Вона утворює науковий фундамент всього комплексу дисциплін про живу природу і людину. Еволюція має на увазі загальні процеси зміни живих організмів з притаманними їм властивостями упорядкованого і послідовного розвитку від найпростіших форм їх організації та поведінки до більш складних форм. Засновником теорії біоеволюціі був Ч. Дарвін. Хоча задовго до Дарвіна робилися спроби пояснити схожість структурних і функціональних особливостей живих організмів, тільки йому в роботі «Походження видів» вдалося дати цілісне наукове обгрунтування еволюції. Постдарвіновскіе розробки теорії еволюції збагатилися численними спостереженнями та експериментами і перетворилися сьогодні в розгалужену систему біологічних знань. Серцевину сучасних уявлень про еволюцію утворюють міждисциплінарні підстави - - дані генетики, палеонтології, молекулярної біології, екології та етології.

Еволюція живих організмів формує здатність їх адаптації до навколишнього середовища. Кожен вид живого відповідає своєму способу життя, т. Е. Пристосований до умов навколишнього середовища, завдяки успадкованим ознаками своєї будови і функцій. Активність способу життя організмів визначається особливостями їх реагування на впливу навколишнього середовища. В ході еволюції спосіб життя будь-якого виду зазнає змін, його активність може зростати або зменшуватися. Зміни, або мутації, спадкових програм піддаються в ході еволюції до дії природного відбору. В результаті будова організмів ускладнюється або спрощується, вони набувають нових властивостей, окремі їх органи або функції удосконалюються і формуються нові, одні організми вимирають, інші -вижівают, як найбільш пристосовані, нарешті, можуть з'являтися нові види живих організмів. Мутаційні процеси в живій природі характеризуються великою тривалістю протікання, надзвичайною різноманітністю, випадковістю і ненаправлення виникнення.

Інтегральний механізм еволюційних процесів полягає в дії природного відбору. Спостереження показують, що багатьом організмам не вдається вижити і залишити потомство. Безперервна конкуренція між організмами в процесі адаптації до факторів зовнішнього середовища породжує боротьбу за існування. Конкуренція може бути всередині одного виду (внутрішньовидова) і між представниками різних видів (міжвидова). Біологічні види зазнають змін в ході еволюції. При цьому кожне наступне покоління успадковує ознаки попереднього, будучи його модифікацією. Сучасні організми пов'язані зі своїми предками довгим ланцюгом проміжних модифікацій або змін. Зміни виду можуть зачіпати код спадкової інформації, і тоді вони називаються мутаціями. Мутації служать джерелами нових ознак і властивостей, що передаються у спадок. Тому мутації поставляють генетичний матеріал для еволюційного процесу. Мутаційні зміни генетичного матеріалу протікають стихійно, ненаправлено. Одні і ті ж мутації можуть з'являтися повторно, а закріпившись одного разу, передаються нащадкам. Спадкові ознаки організмів можуть більшою чи меншою мірою сприяти їх виживання, досягнення зрілості і розмноження. Помилки копіювання при спадкуванні ознак призводять як до позитивних мутацій, що підвищує приспособительную активність організму, так і до негативних, що знижує його потенції до виживання. В результаті дії природного відбору виживають і розмножуються організми, краще пристосовані до даного середовища за своєю будовою, фізіології і поведінки.

Природний відбір виконує дві основні функції: 1) забезпечує збереження організмів, що володіють найбільшими можливостями для виживання даного виду; адаптивні якості цієї функції захищають спадковий матеріал від впливу негативних мутацій; 2) сприяє формуванню тих нових генів і генних комбінацій, які підвищують рівень організації і пристосовність видів; ця функція розширює адаптивні можливості видів.

Сутність мінливості, спадковості і еволюції тепер пояснюється за допомогою даних популяційної генетики. Якщо в класичній, дарвінівської теорії еволюції за одиницю аналізу приймалася особина - окремий живий організм, то в сучасній теорії еволюції за одиницю аналізу приймають популяцію. Популяція - це група організмів, що належать до одного і того ж виду і займають зазвичай чітко обмежену географічну область. Генетичні або спадкові ознаки організмів, діючи незалежно або спільно з чинниками середовища їхнього життя, визначають фенотипічні ознаки організмів і зумовлюють мінливість в популяціях. Фенотипічні ознаки, або фенотип, тобто сукупність всіх властивостей організму, які формуються в процесі взаємодії його генетичних ознак і зовнішнього середовища. Фенотипи, пристосовані до умов даного середовища, зберігаються природним відбором, тоді як неадаптіро- вавшего фенотип придушуються і врешті-решт усуваються в ході еволюції. Природний відбір, впливаючи на виживання організмів з даними фенотипом, тим самим впливає і на їх генетичні ознаки. Однак лише сукупна генетична активність популяції в цілому обумовлює виживання даного виду, а також сприяє утворенню нових.

Крім даних популяційної генетики, матеріали, що підтверджують хід еволюції і дію природного відбору, беруться з інших джерел - палеонтології, біогеографії, біологічних класифікацій, селекції рослин і тварин, порівняльної ембріології і біохімії. Так, наприклад, палеонтологія вивчає залишки викопних організмів, що зберігалися в земній корі. Дані про них підтверджують факти прогресивного зростання складності організації видів. Під прогресом в теорії еволюції розуміють таке спрямоване розвиток, при якому більш пізні стадії перевершують більш ранні по якихось ознаках - зокрема, за ознаками підвищення організації, як розвиток високоорганізованих форм з нижчих.

Біогеографічні дані вказують на те, що біологічні види формувалися в певних районах Землі і потім розселялися за їх межами. При цьому розселення більшості видів відбувалося успішно тоді, коли масиви суші перебували недалеко один від одного. Рослинництво і тваринництво виразно демонструють, наскільки відбір може змінювати вигляд і якості окремих видів. При селекції рослин і тварин людина створює породи тварин і copra рослин з тими ознаками, які він хоче отримати. Вивчення індивідуального розвитку живих організмів в порівняльній ембріології проливає світло на їх походження та історичні зв'язки з іншими видами, оскільки, як підкреслював Ч. Дарвін, «в зародку можна бачити смутний портрет предка». Відповідно до закону зародкової схожості К. Бера, ніж більш ранні стадії індивідуального розвитку досліджуються, тим більше схожості виявляється між організмами. Наприклад, на ранніх стадіях розвитку ембріони всіх хребетних фактично не відрізняються один від одного. Узагальнена формулювання биогенетического закону говорить, що індивідуальний розвиток організму є коротким і швидким повторенням фаз еволюції.

У біології останній третині XIX ст. і майже на всьому протязі XX в. помітно захоплення еволюційними ідеями. Став широко вживаним сам термін «еволюція», залучений в науковий обіг з легкої руки Г. Спенсера. З його точки зору, термін «еволюція» дозволяв уподібнити пізнання біологічної реальності строгим ідеалам пізнання класичної фізики. Фізикалізму еволюціоністських поглядів не виключав усвідомлення труднощів і проблем, що виникали під час обговорення специфіки еволюції. Бути прихильником теорії еволюції означало розуміти рослинний і тваринний світ таким, яким він був насправді, т. Е. Єдиним природним процесом розвитку і зміни. Тому заявка на еволюційну теорію висловлювала одночасно і епістемологічний інтерес. Одні еволюціоністи акцентували фактичний склад, класифікаційні та описові можливості такого підходу. Вони обмежувалися операціями по ідентифікації загальних і специфічних явищ біологічної реальності. Пояснення вважалося закінченим, якщо, з одного боку, розпізнані загальні, родові риси явищ, що належать до загального класу, а з іншого - встановлено його специфічні, видові ознаки.

Інші прихильники еволюціонізму наполягали на приматі теоретичної позиції з притаманними їй пояснювальними і прогностичними можливостями. Пафос цієї точки зору полягав в теоретичній аргументації самої еволюційної ідеї. Правда, еволюційний спосіб мислення біолога міг включати і нееволюційним ознаки. Зокрема, межі використання механістичних принципів були очевидні, оскільки панування причинного пояснення передбачало повну детермінацію еволюційного процесу. Зразковим прикладом розбіжностей серед еволюціоністів могли б служити відомі дискусії між прихильниками механіцизму і віталізму.

Механістичне розуміння еволюції, як правило, оперувала поясненням через причину. Іншими словами, пояснити біологічне явище означало встановити його причинні підстави або визначити дію причинного закону, яким воно підпорядковується. Такі біологи, як, наприклад, Мендель, вивчали біологічну реальність з метою виявити її закономірний характер і висловити його в суворій формулі математичного вигляду. Осягнення законів, керуючих явищами і процесами біологічної реальності, вважалося в механістичної парадигми пріоритетним завданням. Опис індивідуальних явищ і класів індивідуальних явищ було менш значуще, ніж формулювання самих законів. Механістичне пояснення в біології вважалося завершеним, як тільки відкривалися і визначалися закони життя.

Формування інших принципів розуміння еволюції, за своїм значенням прямо протилежних механицизму, пов'язане з ідеями віталізму. Їх прихильники стали розглядати життя як абсолютно унікальне явище, яке не можна пояснити дією законів фізики і хімії. У всякому разі, завдяки «вітаїстичною інтеграції» біологічного знання все явища живої природи стали тлумачити на основі тези про примат цілого над частинами. Дійсно, ефект єдності як принципу теоретико-біологічного пояснення полягав у тому, що цілому організму притаманні властивості, в корені відрізняються від властивостей частин, його складових. Віталістична модель будувалася на противагу механістичної парадигми на основі принципів анімізму. Її основними рисами були: 1) «контрольований емпіризм» як дослідницький метод; 2) робоча гіпотеза, згідно з якою складні взаємодії переважають над простими відносинами; 3) уявлення про активні силах природи, яке було пов'язане з їх цілеспрямованістю; 4) примат принципів наочності і духовності в біологічному пізнанні; 5) визначення гармонійного бачення біологіческойреальності і пояснення її допомогою постановки питань і послідовних наближень на основі бінарних систем логіки.

Реалізуючи віталістичних стратегію пізнання, віталісти (зокрема, ініціатори клітинної теорії) звертали увагу головним чином на телеологічні тенденції формування цілісного організму. У своїй аргументації вони використовували досить абстрактні телеологічного прийоми. Біологи-віталісти утримувалися від формулювання законів причинності.

Найважливіші положення сучасного вчення про еволюцію живих організмів, що відрізняють його від механістичного і віталістичних розуміння, можна викласти наступним чином.

  • 1. Як матеріал еволюції служать мутації генетичних ознак. Мутації висловлюють мінливість генетичних ознак і відрізняються випадкової природою.
  • 2. Природний відбір, селектірующій випадкові мутації генетичного матеріалу живих організмів, грає роль ведучого рушійного фактора або рушійних сил еволюції.
  • 3. Популяція як сукупність особин даного виду вважається вихідною одиницею генетико-еволюційного аналізу.
  • 4. Біологічний вид складається із товариства популяцій з властивими йому рисами цілісності і замкнутості, ізольованості. Найбільш значущим критерієм оцінки виду виявляється його репродуктивна або репликативная здатність. Необхідно звернути увагу на дівергентние властивості еволюції, завдяки яким виявляється залежність виду від популяції-предка.
  • 5. Еволюція носить незворотній характер. Вона ненаправленим, якщо враховувати випадковість походження генетичних змін видів або випадкову природу мутацій. Якщо ж розглядати еволюційний процес «зверху» (від «цілей»), то неминуче виникає проблема його спрямованості. У всякому разі, властивості доцільності еволюції видів, так само як і її телеологічний характер, служать предметом дискусій в біології, філософії і теології.

Необхідно Краків торкнутися і мовних особливостей еволюційної парадигми. (До них, мабуть, можна віднести словник, граматику, синтаксис і семантику мови еволюції). Теоретиків еволюціонізму цікавили різні аспекти еволюційного мови. Одні з них залишалися на рівні класифікаційних описів, розташовуючи термінами і індуктивними прийомами систематизації. Дискурсивний лад теорії задіяв в першу чергу синтаксичні та семантичні ресурси. Різні сінтактіко- семантичні комбінації обумовлювали відмінності теорій і їх конкурентні відносини один з одним.

Той факт, що еволюціоністська парадигма в біологічному пізнанні займала лідируючі позиції, не викликав сумнівів аж до початку XX ст. Звичайно, вона перебувала під тиском прихильників креаціоністських гіпотези. До речі, в Сполучених

Штатах Америки до еволюційної ідеї та до сих пір відносяться настільки насторожено, що ні в одній з Програм національного наукового фонду немає розділу «Еволюційна біологія». А наприклад, в 1970-х рр. в Каліфорнійському університеті, завдяки праву приватних осіб на внесення змін в освітні програми навчання, еволюційна теорія була вилучена з курсу біології та замінена біблійної концепцією творіння [1] .

Синтетична парадигма сучасного біологічного пізнання. З історії сучасної біології відомо, що з початку XX ст. на синтез з теорією еволюції і пояснення еволюційних процесів претендували ембріологія і генетика. Епістемологічний інтерес до них пояснюється тим, що відносини між ембріологічною і генетичної альтернативами синтетичної парадигми є однією з центральних наскрізних тем біологічного пізнання в XX в. Вони відрізнялися жорсткої когнітивної конкуренцією і поперемінним успіхом в прагненні розкрити своїми експериментально-теоретичними засобами природу еволюції.

Згідно ембріологічною гіпотезі, еволюція обумовлена змінами, що відбуваються в процесах розвитку живого. Її прихильники - Е. Геккель, І. І. Мечников, А. Вейсман і інші- намагалися здійснити синтез еволюційної теорії з ембріологією, використовуючи експериментально-теоретичні аргументи. Так, біогенетичний закон Геккеля здавався ембріологам найбільш повним узагальненням біології розвитку. Але вже в 1930-1940-х рр. генетики, а потім і самі ембріологи демонстрували обмеженість його пояснювальних ресурсів. Крім того, ембріологічна гіпотеза відчувала серйозний дефіцит в експериментальному обгрунтуванні. Таким чином, пізнавальне значення ембріології, яку ще Дарвін вважав основним постачальником доказів еволюції, набувало периферійні риси, а ембріологічні аргументи відступали під натиском генетичних. Правда, якщо до 1920-х рр. генетика та ембріологія по відношенню до теорії еволюції виступали «на рівних», так би мовити, єдиним фронтом, то до 1930-их рр. почалося їхнє виразне дисциплінарне розмежування і протистояння. До цього часу їх конкурентні розбіжності посилилися за рахунок появи в кожної з них своїх способів теоретичної аргументації, своїх експериментальних процедур і своїх об'єктів дослідження. В ембріології і генетики сформувалися власні лексика і термінологія.

У 1926 р Т. Морган проголосив формалиюе відділення генетики від ембріології. Він вважав застарілої традиційну трактування еволюції на основі даних морфології і порівняльної анатомії, намічаючи синтетичну парадигму, в термінах якої еволюція перетворювалася в об'єкт точного генетичного дослідження. Формувалися основи нової синтетичної парадигми в біологічній епістемології. Еволюційні зміни стали розглядати в термінах генетики популяцій, а генетичні аргументи грали роль відсутніх доказів для класичної теорії еволюції. У 1929 р Ю. А. Філіпенко, спираючись на винайдені ним поняття «мікроеволюція» і «макроеволюція», вказав на труднощі пояснення явищ макроеволюції в термінах мікроеволюції. Він вважав, що генетика може пояснити мікроеволюці- онние зміни, однак пояснення причин макроеволюціонних змін слід шукати в біології розвитку, т. Е. В ембріології, але його прихильність суворим експериментально-математичним методам визначила набагато більше схожих рис з концепцією Моргана, ніж відмінностей. Дійсно, міць експериментально-кількісних і теоретичних доказів генетики забезпечила її конкурентні переваги. Так, зокрема, розвиваючи ідеї Моргана і Філіпченко, Ф. Г. Добжанський запропонував розглядати еволюцію як зміна частот генів. Еволюцію стали пояснювати мутаціями і розбіжністю генів; відкрилася можливість зведення еволюційної біології до генетики популяцій. Вивчення механізмів еволюції засобами популяційної генетики дозволило отримати набір відповідних математичних закономірностей. При цьому одна з головних когнітивних функцій була пов'язана з принципом екстраполяції, за допомогою якого еволюцію видів як явища макроеволюції стали пояснювати в термінах мікроеволюційних процесів, що забезпечують внутрішньовидової різноманітність. Когнітивна продуктивність нової парадигми полягала в тому, що мікроеволюційні зміни вдавалося спостерігати в польових і лабораторних умовах, тоді як макроеволюціонние видові зміни за період життя одного дослідника важко помітити. Крім того, якщо еволюцію вважати процесом зміни генетичного складу популяції, то вона набувала вид факту, доведеного з математичною точністю.

Таким чином макроеволюція втрачала свою пізнавальну Самостійна и юсть [2] .

Але прихильники синтезу еволюції з генетикою продовжували відчувати конкурентний тиск з боку ембріологів, яких не влаштовувала генетична монополія поясненні еволюційних процесів. Свої надії ембріологи пов'язували з конструктивними можливостями поняття морфогенетичного поля. Завдяки експериментальної підживлення саме це поняття виявилося не просто в опозиції до поняття гена, але і склало йому гідну конкуренцію. Концепція морфогенетичного поля (Г. Шпе- ман, К. Уоддінгтон, П. Вейс і ін.) Будувалася за аналогією з поняттям електромагнітного поля в фізиці. Як і фізичне поле, морфогенетическое поле визначалося в термінах інформаційних і просторових значень. Воно означало область ембріологічною інформації, носієм якої був фізичний субстрат. Компоненти такого поля створювали мережу взаємодій таким чином, що будь-яка клітина визначалася її положенням в просторі відповідного поля. П. Вейс узагальнив ідею поля і представив її у вигляді організуючого принципу всієї ембріології. Його емпіричні спостереження дозволили встановити такі властивості морфогенетичного поля, як індивідуальність, гетерополярность і градації. Польова організація ставало об'єктом експериментального дослідження, що виражав властивості фізікобіологіческой реальності [3] .

У 1930-1940-х рр. концепція морфогенетических полів зміцнила конкурентний потенціал ембріологічною гіпотези пояснення еволюційних змін. Пізнавальні відносини ембріології і генетики в рамках синтетичної парадигми знову набули колишню напруженість. Морган і його прихильники відкидали поняття морфогенетичного поля на тій підставі, що воно представляло собою холістичний пережиток минулого, який в століття нової генної редукціоністской біології можна сприймати всерйоз [4] . Адже від поняття морфогенетичного поля виходила когнітивна загроза поняттю гена як одиниці онтогенезу. З тим і іншим поняттями зв'язувалися очікування пояснення механізмів спадковості на основі експериментальних даних. Дискусії і взаємні докори генетиків і ембріологів продовжувалися тривалий час. У них була критика, взаємні звинувачення, глузування, змішання біологічних і філософських аргументів. Так, генетики представляли ембріологів старомодними метафізиками і містиками, бо тим ніяк не вдавалося розкрити природу дії генетичних механізмів. Ембріологи, в свою чергу, вважали генетику подобою гри в карти і сумнівалися в серйозності поняття гена. «Гени можуть визначити число щетинок на спині мухи, але не здатні пояснити, чому у мухи спочатку утворюється спина» або «Гени - це статистично значущі маленькі дияволенята, еквівалентні одній ентелехії» [5] . З точки зору ембріологів, природа організму <1> орміруется йод впливом полів, що саме по собі потребує переконливих експериментальних підтверджень. Але в 1930-х рр. Морганом і його співробітниками були виявлені генетично контрольовані програми ембріогенезу, а також виявлені мутації, що зачіпають ранні стадії розвитку тваринних організмів. Тим самим було завдано істотної шкоди концепції морфогенетичного поля. Її девальвації сприяв і експериментальний снобізм ембріологів, який проявився в нешанобливому ставленні до еволюційного вчення [6] . На їхню думку, ембріологія як експериментальна дисципліна вище генетики і еволюційного вчення, що займаються збором і описом фактів. Все це сприяло виключенню ембріології з синтетичної парадигми біологічного пізнання. Хоча справжня причина «забуття» концепції морфогенетических полів, відповідно до точки зору сучасних біологів, полягала у відсутності адекватних методів їх аналізу і в тому, що генетичне пояснення розвитку, що не потребувало понятті поля, виявилося більш конкурентоспроможним.

Однак починаючи з 1970-х рр. багато прихильників біології розвитку стали сумніватися в адекватності пояснення еволюції генстіческімі засобами синтетичної парадигми. Вони міркували так: «Можливо, генетика і була адекватною для пояснення мікроеволюції, але мікроеволюційні зміни частот генів навряд чи могли перетворити рептилій в ссавців або риб в амфібій. Мікроеволюція має справу з адаптаціями, які сприяють виживанню найбільш пристосованих, а не появи найбільш пристосованих » [7] . Мабуть, думка Філіпенко про те, що генетика може пояснювати мікроеволюційні зміни, а пояснення причин макроеволюціонних змін слід шукати в біології розвитку, мало великий прогностичної силою. В кінці XX в. в області еволюційного вчення почався новий концептуальний синтез, в термінах якого знову намацуються можливості пояснення як макро-, так і мікроеволюційних змін. Цей синтез виділяє три області біологічного знання, яких було відсунуто синтетичної парадигмою на основі союзу генетики і еволюції на периферію, - ембріологію, еволюційну біологію (макроеволюцію) і гомологію.

Основу сьогоднішньої ембріологічною модифікації синтетичної парадигми біологічного пізнання забезпечують відкриття генетики розвитку та нова інтерпретація палеонтологічних даних. Такі, наприклад, біологи, як К. Уоддінгтон, вважають, що всі відомі нам живі системи на Землі, в тому числі і віруси, мають як генотип, так і фенотип. Тому теорія фенотипів, або генетика розвитку, становить істотну частину загальної теорії біології. Використовуючи майже забутий термін Аристотеля «епігенез», Уоддінгтон запропонував дисциплінарне поняття епігенетики. Під ним він має на увазі галузь біології, що вивчає причинні взаємодії між генами і їх продуктами, що утворюють фенотип [8] . Він виходить з того, що всі еволюційно але важливі зміни є змінами в розвитку. Принципова різниця між генетичними потенціями, які успадковує організм від батьків, і характером їх реалізації давно стала прописну істину генетики. Якщо генетичні потенції є генотип, то сукупність особливостей їх реалізації називається фенотипом. Е. Майр підкреслює, що фенотип можна розглядати як мозаїку, що складається з окремих ознак, контрольованих генотипом; фенотип це сукупний продукт складної системи взаємодій - цілого епігенотіпа [9] [10] .

У зазначеній роботі Уоддінгтона визначення фенотипу уточнюється. Він називає фенотипом результати діяльності генів, а найістотнішим фенотипическим властивістю вважає їх змінність в часі. Крім того, він дає математичне визначення фенотипу як функції, що залежить від часу. Епігенетика характеризується двома основними аспектами: зміни клітинної будови (клітинна диференціація, або гистогенез) і зміни геометричної форми (морфогенез). С. Гільберт показав, що еволюційну біологію можна редукувати до термінів функціональних значень біології розвитку. При цьому проявляється дія фізичного субстрату у вигляді морфогенетичного поля 11 .

У 1970-1980-х рр. біологи по-новому поглянули на пізнавальну автономію макроеволюції. Палеонтологічні, молекулярно-біологічні та еволюційно-біологічні дані вказували на наявність двох рівнів організації протікання еволюційних процесів -молекулярного і морфологічного. Хоча макроеволюціонние процеси грунтуються на мікроеволюційних змінах, вони мають ту когнітивної автономією щодо один одного, завдяки якій макроеволюціонние процеси не можна пояснити тільки мікроеволюційні змінами. Істотну роль в аргументації подібної автономії відіграє оновлена концепція гомологічних рядів (гомологічних шляхів розвитку), нова концепція морфогенетичного поля і деякі інші новітні відкриття і теоретичні узагальнення, зроблені на основі молекулярно-біологічних досліджень. Так, якщо класичне уявлення про гомології асоціювалося з гомологією структури, то нове, молекулярне уявлення розкривало гомологию процесу, а значить, і сам механізм розвитку. Якщо класичне поняття гомології вказувало на схожість структурних одиниць (органів живого), то молекулярне поняття гомології процесу виражало ставлення подібності динамічних взаємодій у розвитку живого. Молекулярне узагальнення поняття гомології в самі останні роки дозволило з великою часткою ймовірності стверджувати, що окремі органи (наприклад, очей хребетного і членистоногого, кінцівку хребетного і членистоногого і т. П.), Будучи структурно аналогічними, формуються гомологічними процесами. За цим узагальненням ховалася онтологія генетичних зв'язків гомологічних структур з гомологічними процесами [11] .

Гомологія процесу розвитку виявилося тісно пов'язаної з найостаннішими відкриттями морфогенетических полів в термінах молекулярної біології. Взаємодія генів протікає всередині польової організації окремих органів (поле очі, поле серця, слухове поле і т. П.). Молекулярні дослідження прояснили детерминирующую і регулятивну роль генів у формуванні польовий організації та зміні морфології окремих органів. У свою чергу гіпотеза про те, що морфогенетические поля, як і весь зародок в цілому, є носіями первинної організуючою активності генів, отримала експериментальне підкріплення. Поля є дискретні одиниці ембріонального розвитку. Вони створюються в результаті взаємодії генів і генних продуктів всередині специфічних областей. Тому вони визначаються в термінах інформації, що переводяться на мову просторової організації. Зовнішні та внутрішні зміни властивостей поля тягнуть за собою модифікації фенотипу з елементами еволюційної новизни і можуть привести до еволюційної перебудови.

Морфогенетические поля об'єднують генетичні та біохімічні шляхи цілісного процесу розвитку живого. Кожен ген діє на морфогенез на рівні поля, реалізуючи свої функції тільки у взаємодії з іншими генами. «У тій же мірі, в якій одиницею структури і функції живого тіла виявляється клітина, а не гени, які виявляють свою дію через клітку, основною одиницею онтогенетичного і філогенезу зміни може бути морфогенетическое поле. Стверджуючи, що морфогенетическое поле служить основним модулем зміни в розвитку і еволюції, ми, звичайно, уявляємо його в якості альтернативи монополії генетичної моделі еволюції і розвитку » [12] . Таке твердження не суперечить генетичним принципом пояснення еволюції або ембріонального розвитку. Так само, як гени створюють клітини, а клітини формують тіло, так і продукти генів спочатку повинні взаємодіяти, створюючи морфогенетические поля, на рівні яких і проявляється дію генів.

Завершуючи обговорення характеру майже вікового експериментально-теоретичного протистояння популяції генетичної і ембріологічною версій еволюційного вчення, зауважимо, що їх конкуренція була і залишається рушійною силою сучасного біологічного пізнання. Правомірність аргументів одного боку переосмислюється під впливом результатів іншого боку. Вони по черзі займають лідируюче положення, торжество одних стимулює творчу активність інших. Тим самим вони спонукають один одного до подальших пошуків, сприяючи більш повному та точному пізнанню біологічної реальності і, відповідно, встановлення біологічної істини. Сьогодні, наприклад, лідируюче положення зв'язується з ембріологічною гіпотезою про те, що еволюція обумовлюється здібностями до відтворення і модифікаціям морфогенетических полів. Як заявляють автори «Нового синтезу еволюційної біології», роль природного відбору в еволюції тепер видається менш важливою. Вона зводиться до фільтрування, що відокремлює невдалі морфологічні варіації в ході розвитку. Продуктивність результатів популяційної генетики обумовлюється необхідністю зміни ставлення до вивчення еволюції. Якщо дослідницька установка популяційних генетиків не зміниться, то їх погляди на еволюцію будуть порівнянні з механікою І. Ньютона в порівнянні з сучасною фізикою. Найбільш перспективною дослідницькою програмою популяційної генетики можна вважати вивчення регуляторних генів, включаючи і їх ймовірні комбінацій всередині морфогенетических полів. Тоді як аналіз механізмів, завдяки яким досягається реплікація морфогенетических полів і їх подальша зміна, являє собою одну з новітніх областей дослідження в молекулярній генетиці. З цими дослідженнями зв'язуються надії на отримання нових знань про механізми еволюції в термінах популяційної генетики і генетики розвитку.

Мабуть, в майбутньому з'являться підстави для можливого нового синтезу генетичних і ембріологічних способів пізнання еволюційних явищ. Частково перспективи пов'язані з подальшою розробкою інформаційної парадигми в біологічному пізнанні.

Інформаційна парадигма і дисциплінарний характер пізнання в сучасній біології. Якщо спочатку використання фізико-хімічних методів пізнання в біологічних науках сприяло появі і подальшого відокремлення нових біологічних дисциплін (наприклад, біохімії або біофізики), то формування молекулярної біології і Біоорган і чеський хімії спричинило за собою зростання інтеграційних процесів. Сьогодні предметно-класифікаційні ознаки організації біологічних знань поступаються місцем проблемно-тематичним параметрам. Такі радикальні зміни в біології відбулися в результаті корінних зрушень в експериментально-теоретичному вивченні прикордонної області взаємодії живого і неживого. Йдеться про те, що за останні три десятиліття на основі проблемно-тематичної взаємозв'язку фізики, хімії та математики з біологією і медициною виникла міждисциплінарна область знання під назвою фізико-хімічної біології, інтегрувати біохімію, біофізику, молекулярну біологію та генетику, а також ряд спеціалізованих напрямків імунології, вірусології, мікробіології, цитології та деяких інших суміжних дисциплін [13] .

Між макро- і мікрорівнем пізнання життя виявляється та пізнавальна спадкоємність, яка визначила вирішальну роль наукових відкриттів в оновленні технологій пізнання. Сукупність відкриттів в макробіологіі підготувала ґрунт для мікробіологічних досліджень. Фізико-хімічні принципи редукції, відомості від складного до простого, оголили в процесі пізнання граничні молекулярні механізми життя. Відомо, що з хімічної точки зору молекули - білки і нуклеїнові кислоти - найскладніші з'єднання. Тоді як біологічному погляду ці молекули відкриваються в своїй граничній простоті (бо ще більше спрощення даних молекулярних механізмів тягне за собою втрату ними біологічних якостей). Виявилося, що саме молекулярні механізми складають глибинні підстави найважливіших інтегральних функцій складних організмів (наприклад, функцій вищої нервової діяльності, функцій захисту організмів від інфекції або гормональної регуляції складних фізіологічних процесів і форм поведінки).

Палеонтологічний ідея про те, що всі зміни природного світу повинні відбуватися поступово і безперервно, зміцнювала ілюзію об'єктивного зображення еволюції життя. Еволюція життя завжди відрізнялася стабільністю, а рідкісні моменти радикальних, революційних змін протікали з величезною швидкістю і сприяли подальшій стабілізації. Нинішня культурно-історична епоха біологічного пізнання знаходиться під самим безпосереднім впливом нових інформаційних технологій. Сьогодні, мабуть, когнітивні стратегії проникнення в таємниці життя реорганізуються навколо інформаційно-технологічної парадигми і переоснащуються на основі її ресурсів. Інформаційні технології на кшталт засобів матеріальної культури. Нагадаємо, що зазвичай під технологіями пізнання малися на увазі певні способи продукування знання відповідно до предметними особливостями конкретних дисциплін. Що стосується наук біологічного циклу, то їх пізнавальна перспектива прямо або побічно ув'язується з можливостями новітніх інформаційних технологій. Йдеться в першу чергу про інформаційно-технологічні можливості генної інженерії, експансія досягнень і застосувань якої знаходиться лише в початковій фазі. Так як ключові завдання генної інженерії пов'язані з декодуванням, управлінням і можливе перепрограмуванням інформаційних механізмів життя в розмаїтті її проявів, то відкриваються принципово нові горизонти пізнання.

За останнє десятиліття XX в. методологічний ландшафт біологічного пізнання радикально змінюється. Біоінформаціон- ні технології з їх необмеженими віртуальними можливостями заново формують його заснування і переоснащують його кошти і форми. Нові інформаційні технології стають головними джерелами і способами продукування знання, їх перетворень і когнітивного обміну. У зв'язку з цим не можна не згадати різницю між поняттями «інформація» і «знання». Поняття «інформація» зазвичай пов'язують з властивостями, що виражають порядок або організацію явищ і процесів, а також міру того кількості невизначеності, яке знищується після отримання повідомлення. Крім того, інформацію визначають як сукупність даних про що-небудь або про кого-небудь, які організовуються, зберігаються, відтворюються і передаються. Під знанням увазі лише таку інформацію, яка представлена сукупністю висловлювань про події, факти, ідеї, проблеми та гіпотезах, обґрунтованих засобами логіки і досвіду, а також виражених в конкретній мові. Зрозуміло, інформація і знання -взаімосвязанние поняття. Адже інформація як передача знань мала ключове значення на будь-яких етапах історії пізнання і суспільства. Разом з тим у випадку з біоінформаціон- ними технологіями поняття «інформація» висловлює процеси і властивості біологічної реальності, а поняття «знання» характеризує процеси отримання та обґрунтування знання в біологічному пізнанні.

Інформація, згідно з К. Шеннону, визначається в термінах математичної статистики як міра можливого вибору з сукупності різних подій тих з них, які відповідають певній ситуації. Центральне питання полягає в тому, як можна розпізнати інформаційні значення біологічної реальності (і тим самим застосувати Шенноновская теорію в біології). Наприклад, як можна оцінити кількість інформації, що міститься в одній хромосомі, і порівняти його з інформацією, яка є в іншій хромосомі. Застосування теорії інформації передбачає дотримання ряду умов. Це, по-перше, знання альтернативних можливостей; по-друге, знання ймовірностей, пов'язаних з кількісними оцінками цих можливостей; по-третє, знання умовних ймовірностей кожної з альтернативних можливостей.

Біоінформаційні технології як способи пізнання орієнтовані на максимізацію продукування знання в біологічних науках. Сам процес біологічного пізнання грунтується на якомусь початковому рівні знань і перетворення інформації. Найбільш специфічним для процесу отримання знань в біології засобами інформаційних технологій є саме знання як головне джерело отримання інших знань. Термін «інформаційні технології» підкреслює пріоритетну роль інформації і знання в суспільстві і пізнанні. Біоінформаційна технологія - це біотехнологія для впливу інформація, призначена для створення технології (як це було в колишніх технологічних революціях). Оскільки інформація висловлює інтегративні тенденції і процеси життєдіяльності {включаючи і людську діяльність ;, всі процеси життя піддаються впливу нових технологій. На особливу увагу заслуговує гнучкість нової біоінформаційної технологічної парадигми, її здатності до постійних змін. Сьогодні спостерігається зростаюча тенденція до конвергенції технологій, в умовах якої, наприклад, посилюються залежності між їх інформаційно-технологічним і мікроелектронним забезпеченням. Показово, що успіхи біологічного пізнання в ідентифікації генів людини можуть бути досягнуті тільки постійним нарощуванням обчислювальної потужності.

Синтез біологічних та інформаційних технологій пізнання життя за своїми багатющим прикладним наслідків не можна переоцінити, бо вже можна говорити про відкриття нових матеріалів, джерел енергії, разючих перспектив в медицині і фармакології. Оскільки новий технологічний прорив має експонентну тенденцію, то цілком реальна перспектива появи загального цифрового мови, який синтезує ресурси біологічних та інформаційних технологій. За допомогою нового інформаційно-цифрового мови стане можливо придбання, виробництво, зберігання, перетворення і передача знань про живу природу. Іншими словами, характер узагальнюючих ресурсів нової мови такий, що він виявляється не просто зовнішньою силою впливу на процеси людського пізнання та життєдіяльності, а тієї інформаційної ниткою, яка вплітається в ці процеси зсередини і на якій людське пізнання і життя «нанизані». Новий інформаційно-цифрової мову володіє необмеженим потенціалом узагальнення і пояснення стосовно макро- і мікроеволюційні подій, процесів, тенденцій. У всякому разі, перед новим синтезом еволюційної біології і біології розвитку, про який протягом останнього десятиліття так багато говорили біологи, завдяки новій мові відкриваються продуктивні інформаційно-когнітивні перспективи пізнання.

Звичайно, зберігається можливість недооцінки біоінформа- ційних технологій для стратегічного розвитку біологічного пізнання. За принципову новизну і узагальнююче-об'ясні- котельної силі ефекти інформаційно-біологічних технологій на кшталт епохальним макро- і мікробіологічними відкриттів, які викликали радикальні зміни в розумінні життя. Роль сучасних інформаційно-біологічних відкриттів не тільки демонструє тріумфальний хід науки (як це було раніше), а й вказує на можливості використання біологічних знань та інформації в процесах виробництва знань і самих пристроїв, що перетворюють інформацію і забезпечують соціальні комунікації. Зокрема, перспектива застосування способів генетичного декодування і програмування передбачає помітне посилення і розширення можливостей людського пізнання, спілкування (комунікацій) і особливо розкриття таємниць життя і здоров'я людей.

Мабуть, немає необхідності детально зупинятися на новітній історії інформаційно-технологічних новацій, заснованих на радикальних прориви в розвитку мікроелектроніки, комп'ютерних та комунікаційних засобів. Історики біології показали, що кілька наукових відкриттів супроводжувалися появою нових способів і технологій пізнання. Перші революційні зрушення намітилися в зв'язку з відкриттям структурних підстав життя - подвійної спіралі ДНК, яке було сделаіно Ф. Криком і Дж. Уотсоном в Кембріджському університеті в 1953 р «До недавнього часу спадковість представлялася одним з найзагадковіших властивостей живого. Важко переоцінити важливість того факту, що сучасні дані щодо структури ДНК практично достатні для розуміння всіх головних особливостей феномена спадковості на молекулярному рівні. Ми бачимо тепер, що на основі законів хімії можна зрозуміти не тільки структуру білка; всі відомі нам явища з області спадковості також підкоряються цим законам » [14] .

Ще одна віха в сучасній історії біотехнологій датується 1970 р коли перші досліди з генної комбінаторики заклали технологічну основу генної інженерії. Роботи П. Берга, Ст. Коена і X. Бойера продемонстрували можливість генного клонування, потім в 1975 р був виділений перший ген ссавця з гемоглобіну кролика, а в 1977 р був клонований перший ген людини. Так генетичні технології впроваджуються в медицину, в фармацевтичну, хімічну і аграрну промисловість. На початку 1990-х рр. були розпочаті роботи по картографування генома людини. Необхідно було ідентифікувати і встановити місцезнаходження 80 тисяч генів, що складають «алфавіт» Homo sapience. До початку XXI ст. ці роботи були практично завершені. Прогноз найближчих перспектив когнітивного і прикладного розвитку біологічних знань - інтенсивна розробка і впровадження біоінформаційних технологій. Сучасна біоінформа- ционная парадигма, на відміну від попередніх і конкуруючих парадигм біологічного пізнання, володіє необмеженим потенціалом проникнення в найпотаємніші механізми життя.

Розвиток біологічних знань характеризується тим, що тенденції їх диференціації, спеціалізації та інтеграції йдуть паралельно. Формується нова міждисциплінарна картина біологічної реальності. Інтеграційні тенденції породжують нові дослідницькі і технологічні парадигми, які синтезують результати спеціальних підходів. Сучасна біологія відзначаються дивною експериментальним і теоретичним різноманітністю, оновлюється її понятійно-термінологічна оснащеність, переглядається когнітивна кон'юнктура, по-новому формулюються проблеми. Найбільш перспективні з них пов'язані з інформаційним розкриттям геному людини, включенням в область біології проблем людської свідомості, клонування, генетики мови. Самі біоінформаційні технології відіграють роль біологічних мов, способів структурування і організації інформації, добутої в дослідженнях і професійному спілкуванні біологів. Навряд чи можна обмежувати прогрес сучасної біології чисто науковими інтересами. Її роль в житті людей така, що потрібно всебічне прояснення контексту пізнавальної ситуації з притаманними йому соціальними, економічними, політичними, етичними, індивідуально-особистісними особливостями. Однак настільки широкий контекстуальний аналіз біологічної епістемології не входить в наші наміри. [15]

життя зокрема. Така предметна специфікація біологічного знання завжди не тільки викликала здивування перед великими таємницями життя, але і провокувала і, звичайно ж, провокує до сих пір ненаситну жадобу проникнення в ці таємниці у тих, хто пов'язав своє життя з ними узами професійних дослідницьких інтересів. Чи знайдеться така галузь знання, в якій би так само, як в біології, химерно поєднувалися здається відкритість і незвичайна важкодоступність предмета пізнання, безпосередній досвід і високі теоретичні узагальнення, прикладні запити повсякденного буття людей і екологічне здоров'я планети? З точки зору сучасної науки незаперечно, що продуктивність людського пізнання значною мірою пов'язана зі станом і рівнем знань про біологічні властивості, відносини і процеси.

Загальність процесів диференціації і спеціалізації наукових знань вельми наочно проявляється в біології. В ході її інтенсивного розвитку (особливо в XX в.) Накопичено гігантський фактичний матеріал. Серед причин диференціації і спеціалізації біологічних знань перш за все треба назвати саму біологічну індивідуальність досліджуваних об'єктів - організмів. Саме з індивідуальністю живих організмів зв'язується їх вражаюче розмаїття. Індивідуальність живого змусила навіть ввести в науковий обіг поняття біології одиночного організму. Втім, індивідуальність як властивість характеризує не тільки окремі організми, а й окремі спільноти тварин. Спеціалізований досвід досліджень індивідуальності організмів постійно вимагав ємних теоретичних роз'яснень. Незважаючи на структурний, функціональний та еволюційно-генетичну різноманітність, яке біологи вбачають на всіх рівнях організації життя, у багатьох з них було прагнення пролити світло на її єдність, на її інтегральні властивості.

  • [1] Див .: Фсйерабснд П. Вибрані праці з методології науки. М., 1986.С.131-134.
  • [2] У зв'язку з цим див .: Морган Т. Вибрані роботи по генетиці. М .; Л., 1937; Філіпенко Ю. А. Генетика. М .; Л., 1937; Хромосоми і спадковість // Природа. 1919. N * 7-9. С. 327-350; Філіпенко Ю. А. Закон Менделя і Моргана // Природа. 1922. N * 10-12; а також: Га Осипович А. Е. Зародження і развітіегенетікі. М., 1988; Конаш М. Б. Феодосій Григорович Добржанський і становлення генетики в Ленінградському університеті // Дослідження з генетіке.Вип. 11. СПб., 1994. С. 29-36; Медведєв І. //. Юрій Олександрович Пилипче-ко. М., 1978; Гілберт С. Біологія розвитку: У 3 т. Т. 1. М., 1993. С.5-8.
  • [3] Детальніше див .: Гілберт С. і ін. Новий синтез еволюційної біології ібіологіі розвитку // Онтогенез. 1997. Т. 28. N * 5. С. 327-328.
  • [4] Там же. С. 330.
  • [5] Див .: Там же.
  • [6] Див .: Smocothtis V. В. Organizing evolution: founding the society for the studyof evolution (1939-1950) // Journal of history of biology. 1994. V.287. P.241-310.
  • [7] Див .: Гілберт С. і ін. С. 330.
  • [8] Див .: Уоддінгтон К. Х. Основні біологічні концепції // На шляху ктеоретіческой біології. 1. Пролегомени. М., 1970. С. 15-23.
  • [9] Див .: Майр Е. Зоологічний вид і еволюція. М., 1968.
  • [10] Див .: Гілберт С. і ін. С. 331.
  • [11] , 2Волсе конкретні приклади див .: Гілберт С. і ін. С. 334-335.
  • [12] , 3см .: Гілберт С. С. 338.
  • [13] Доповнюючи цей приклад, вкажемо на велику сукупність прікладнихзначеній біологічного знання, які конкретизують всілякі біотехнології. І в цьому випадку картина буде неповною, якщо не згадати про тісному взаємозв'язку біологічних і інформаційних технологій. Біоінформації-ційні технології закріпилися лише в саме останнє десятиліття минулого XX ст. і відрізняються особливою пізнавально-практичної продуктівностью.Іменно в сфері біотехнологій, включав і біоінформаційні технології, працюють 85% всіх зайнятих фахівців в області біології і медицини.
  • [14] Уотсон Док .. Молекулярна біологія гена. М., 19G7. С. 72.
  • [15] Досвід і теорія в біологічному пізнанні Біологія принципово відрізняється від інших наук природничо-наукового циклу однієї вельми специфічною рисою. У теоретико-пізнавальному сенсі її предметна область, з одного боку, обумовлюється органічними зв'язками явищ живої і нежівойпріроди, а з іншого -визначається потребами розібратися і зрозумів глибинні таємниці життя взагалі і феномена людської
 
<<   ЗМІСТ   >>