Новая наука о жизни

Хайдерабад

Март 1981

Введение

В настоящее время ортодоксальный подход в биологии представлен механистической теорией жизни: живые организмы рассматриваются как физико-химические машины и считается, что все явления жизни в принципе могут быть объяснены на языке физики и химии. [1] Эта механистическая парадигма, [2] безусловно, не нова; фактически, она преобладает в науке уже около столетия. Главная причина того, почему ее придерживается большинство биологов, состоит в том, что она работает; эта парадигма предлагает способ мышления, в пределах которого вопросы о физико-химических механизмах жизненных процессов могут быть поставлены и разрешены.

Тот факт, что этот подход привел к очевидным успехам, таким как раскрытие генетического кода, является сильным аргументом в ее пользу. Тем не менее критики выдвигают серьезные основания для сомнений в том, что все феномены жизни, включая поведение человека, могут быть когда-либо объяснены только с механистических позиций. [3] Но, даже если бы механистический подход был признан существенно ограниченным не только практически, но и принципиально, он не мог бы быть просто отвергнут; сегодня это единственный подход, доступный для экспериментальной биологии, и несомненно, что он будет использоваться и далее, пока не появится какая-либо позитивная альтернатива.

Любая новая теория, способная выйти за рамки механистической теории, должна будет предложить нечто большее, нежели утверждение, что жизнь включает качества или факторы, не известные в настоящее время физическим наукам: она должна будет сказать, какого рода эти качества или факторы, как они действуют и какое отношение они имеют к известным физико-химическим процессам.

Простейшим способом изменения механистической теории могло бы быть предположение, что явления жизни зависят от причинного фактора нового типа, не известного физическим наукам, который взаимодействует с физико-химическими процессами в живых организмах. На протяжении нашего столетия [4] предлагалось несколько версий такой виталистической теории, но ни одна из них не преуспела в том, чтобы предложить новые эксперименты. Если считать, цитируя сэра Карла Поппера (английского философа и социолога середины XX века. — Прим. пер.), что «критерием научного статуса теории является ее фальсифицируемость, или отвергаемость, или проверяемость», [5] то витализм как теория не состоялся.

Организмическая, или холистическая, философия дает основания для еще более радикального пересмотра механистической теории. Эта философия отрицает, что все во Вселенной может быть объяснено снизу вверх, то есть через свойства атомов или фактически любых гипотетических неделимых частиц материи. Скорее, она признает существование иерархически организованных систем, на каждом уровне сложности обладающих свойствами, которые не могут быть полностью объяснены свойствами их частей, изолированных друг от друга; на каждом уровне целое больше суммы своих частей. Об этих «целых» можно думать как об «организмах», используя этот термин исключительно в широком смысле и включая не только животных и растения, органы, ткани и клетки, но также кристаллы, молекулы, атомы и субатомные частицы. В сущности, эта философия предлагает замену парадигмы машины на парадигму организма в биологических и физических науках. Известна фраза А. Н. Уайтхэда (английского логика, философа и математика, 1861–1947.— Прим. пер.): «Биология есть изучение больших организмов, тогда как физика есть изучение меньших организмов». [6]

Различные версии организмической философии защищались многими мыслителями, включая биологов, в течение более чем пятидесяти лет. [7] Но если органицизм должен оказывать нечто большее, нежели поверхностное влияние на естественные науки, он должен быть способен сделать проверяемые предсказания. Однако до сих пор он еще этого не сделал. [8]

Причины такой неудачи выявляются наиболее отчетливо в тех областях биологии, где организмическая философия приобрела наибольшее влияние, а именно в эмбриологии и биологии развития. Из выдвинутых до настоящего времени положений органицизма наиболее значительным является идея о существовании морфогенетических полей. [9] Предполагается, что эти поля помогают объяснить или описать возникновение характерных форм эмбрионов и других развивающихся систем. Проблема в том, что эта идея используется двусмысленно. Сам термин, казалось бы, предполагает существование физического поля нового типа, которое играет роль в развитии формы. Но некоторые теоретики органицизма отрицают, что они вводят положение о существовании какого-либо нового вида поля, величины или фактора, до сих пор не обнаруженного физикой; [10] скорее, они используют эту организмическую терминологию для создания нового способа обсуждения сложных физико-химических систем. [11] Кажется маловероятным, чтобы такой подход смог много дать. Концепция морфогенетических полей может иметь практическую научную ценность, только если она ведет к проверяемым предсказаниям, которые отличаются от предсказаний обычной механистической теории. А такие предсказания не могут быть сделаны, если не принять, что морфогенетические поля вызывают измеряемые эффекты.

Гипотеза, выдвигаемая в этой книге, основана на идее о том, что морфогенетические поля действительно вызывают измеряемые физические эффекты. Она предполагает, что специфические морфогенетические поля ответственны за характерные форму, структуру и организацию систем на всех уровнях сложности не только в сфере биологии, но также в области физики и химии. Эти поля упорядочивают системы, связанные с ними, оказывая влияние на события, которые с энергетической точки зрения кажутся неопределенными или вероятностными; эти поля налагают определенные ограничения на энергетически возможные результаты физических процессов.

Если морфогенетические поля ответственны за организацию и форму материальных систем, они сами должны иметь характерные структуры. Но откуда берутся эти поля-структуры? Предлагаемый ответ состоит в том, что они возникают из морфогенетических полей, связанных с предшествующими подобными системами: морфогенетические поля всех прошлых систем становятся настоящими для любой последующей подобной системы. Структуры прошлых систем влияют на последующие подобные системы, причем влияние это накапливается и действует как через пространство, так и через время.

Согласно этой гипотезе, системы организованы так, как они есть, потому что подобные системы были таким же образом организованы в прошлом. Например, молекулы сложного органического соединения кристаллизуются данным характерным образом, потому что это вещество так же кристаллизовалось раньше; растение принимает форму, характерную для своего вида, поскольку ранее такую форму принимали представители этого вида; животное инстинктивно ведет себя определенным образом, потому что подобные животные так же вели себя в прошлом.

Гипотеза рассматривает повторение форм и способов организации; вопрос о причине этих форм и способов организации она не затрагивает. На этот вопрос могут быть даны различные ответы, но все они кажутся в равной степени согласующимися с предложенным способом повторения. [12]