Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем

Ограничения редукционистской модели проявились еще более драматично в проблемах развития и видоизменения клеток. На самых ранних стадиях развития высших организмов число их клеток увеличивается от одной до двух, до четырех и т. д., каждый раз удваиваясь. Поскольку в каждой клетке содержится идентичная генетическая информация, то каким образом они могут специализироваться в разных направлениях, становясь мышечными клетками, кровяными клетками, нервными клетками и т.д. ? Эта основная проблема развития, проявляющаяся в самых различных вариантах во всех областях биологии, явным образом бросает вызов механистическому взгляду на жизнь.

Прежде чем зародился органицизм, многие выдающиеся биологи отдали дань витализму, и в течение долгих лет дискуссии между механицизмом и холизмом ограничивались спорами между механицистами и виталистами20. Ясное понимание виталистической идеи очень полезно, поскольку она находится в радикальном контрасте по отношению к системному взгляду на жизнь, порожденному органицизмом в XX веке.

Как витализм, так и органицизм противостоят сведению биологии лишь к химии и физике. Обе школы утверждают, что, хотя законы физики и химии применимы к организмам, они недостаточны для полного понимания феномена жизни. Поведение живого организма как единого целого не может быть понято на основе изучения его отдельных частей. Как сформулируют это системные теоретики несколько десятилетий спустя, целое — это нечто большее, чем сумма его частей.

Виталисты и организменные биологи дают совершенно разные ответы на строго поставленный вопрос: в каком смысле целое превышает сумму своих частей? Виталисты утверждают, что некая нематериальная сущность, сила или поле, должна дополнить законы физики и химии, чтобы жизнь смогла быть понята. Организменные биологи заявляют, что дополнительным ингредиентом должно стать понимание организации — «организующих связей».

Поскольку эти организующие связи являют собой модели взаимоотношений, присущие физической структуре организма, организменные биологи утверждают, что для понимания жизни нет нужды вводить какую-либо нематериальную сущность. Позже мы увидим, что понятие организации усовершенствовалось и превратилось в концепцию самоорганизации в современных теориях живых систем и что понимание модели самоорганизации является ключевым для понимания существенной природы жизни.

Если организменные биологи бросили вызов аналогиям картезианской машины, пытаясь понять биологическую форму в рамках более широкого значения организации, то виталисты фактически не выходили за пределы картезианской парадигмы. Их язык был ограничен теми же образами и метафорами; они просто привнесли туда нефизическую сущность, играющую роль разработчика и руководителя процессов организации, которые не укладываются в механистические объяснения. Таким образом, картезианский раскол между разумом и телом дал жизнь не только механицизму, но и витализму. Когда последователи Декарта вытеснили понятие разума из биологии и стали представлять тело как машину, «дух из машины» (выражение Артура Кестлера21) снова появился в виталистических теориях.

Немецкий эмбриолог Ганс Дриш в начале века выступил против механистической биологии, проводя свои уникальные эксперименты над яйцами морского ежа; это закончилось созданием первой теории витализма. Когда Дриш разрушил одну из клеток эмбриона на самой ранней, Двухклеточной стадии, оставшаяся клетка развилась не в половинку морского ежа, но в полноценный организм, размером несколько меньше обычного. Точно так же, полноценные, но более мелкие организмы развивались после разрушения двух или трех клеток в четырехклеточном эмбрионе. Дриш понял, что яйца морского ежа совершают то, что машине не под силу: они регенерируют целое из некоторых отдельных частей.

Чтобы объяснить феномен саморегуляции, Дриш, очевидно, настойчиво искал недостающую модель, или паттерн, организации22. Но вместо того, чтобы обратиться к понятию паттерна, он постулировал каузальный фактор, в качестве которого выбрал аристотелевскую энтелехию. Однако если энтелехия Аристотеля есть процесс самореализации, объединяющий материю и форму, то энтелехия, постулированная Дришем, — это отдельная сущность, которая влияет на физическую систему, но не является ее частью.

Идея витализма была недавно возрождена в более изысканной форме Рупертом Шелдрейком, который постулирует существование нематериальных морфогенетических («генерирующих форму») полей как каузальных посредников развития и поддержания биологической формы23.

В начале XX века организменные биологи, противостоя механицизму и витализму, взялись за проблему биологической формы с новым энтузиазмом, развивая и совершенствуя многие из важнейших прозрений Аристотеля, Гете, Канта и Кювье. Некоторые из главных особенностей того, что мы сегодня называем системным мышлением, явились следствием их напряженной работы24.

Росс Харрисон, один из ранних представителей органицизма, исследовал концепцию организации, которая постепенно вытеснила старое понятие функции в психологии. Этот сдвиг от функции к организации знаменует сдвиг от механистического к системному мышлению, поскольку функция, по своей сути, есть понятие механистическое. Харрисон определил конфигурацию (форму) и взаимосвязь как два важных аспекта организации, которые впоследствии были объединены в понятие паттерна как конфигурации упорядоченных взаимоотношений.

Биохимик Лоуренс Хендерсон известен тем, что уже в своих ранних работах применял термин система, как к живым организмам, так и к социальным сообществам25. Начиная с этого времени, системой принято считать интегрированное целое, чьи существенные особенности формируются через взаимосвязи его частей; системным мышлением называют понимание феномена в контексте более обширного целого. Таково, фактически, первоначальное значение слова «система», происходящего от греческого синхистанай — «располагать вместе». Понимать вещи системно означает дословно: помещать их в какой-либо контекст, устанавливать природу их взаимосвязей26.

Биолог Джозеф Вуджер утверждал, что организмы могут быть полностью описаны на языке составляющих их химических элементов «плюс организующие связи». Эта формулировка значительно повлияла на Джозефа Нидхэма, который считал, что публикация «Биологических принципов» Вуджера в 1936 г. положила конец спорам между механицистами и виталистами27. Сам Нидхэм, чья ранняя работа была посвящена проблемам биохимии развития, всегда проявлял глубокий интерес к философским и историческим измерениям науки. Он написал множество статей в поддержку механистической парадигмы, но со временем пришел к организменному мировоззрению. «Логический анализ концепции организма, — писал он в 1935 г., — заставляет нас искать организующие связи живой структуры на всех уровнях, высших и низших, грубых и тонких»28. Позже Нидхэм оставил биологию и стал одним из ведущих историков китайской науки, а как таковой — страстным адептом организменного мировоззрения, которое лежит в основе всей китайской мысли.

Вуджер и многие другие исследователи подчеркивали, что одной из ключевых особенностей организации живых организмов выступает ее иерархическая природа. Действительно, выдающимся свойством всякой жизни является тенденция к формированию многоуровневых структур — систем внутри других систем. Каждая из них образует целое по отношению к своим частям, в то же время являясь частью более объемного целого. Так, клетки объединяются, формируя ткани, ткани формируют органы, а органы формируют организмы. Последние, в свою очередь, существуют внутри социальных и экологических систем. Всюду в пределах живого мира мы находим живые системы, вкрапленные в другие живые системы.

Еще на заре развития организменной биологии эти многоуровневые структуры стали называть иерархиями. Однако этот термин может легко ввести в заблуждение, поскольку ассоциируется с человеческими иерархиями; последние представляют достаточно ригидные структуры господства и контроля, что отнюдь не напоминает многоуровневый порядок, присущий природе. Мы увидим дальше, что важное понятие сети — паутины жизни — позволяет по-новому взглянуть на так называемые «иерархии» природы.