Жизнь в ее минимальной форме

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 18Следующая ⇒

Помимо компьютерных имитаций разнообразных самоорганизующихся сетей — как автопоэзных, так и не-автопоэзных, — биологам и химикам позже удалось синтезировать химические автопоэзные системы в лаборатории. Эта возможность была предсказана теоретически Франциско Варелой и Пьером Луиджи Луиси в 1989 году и в дальнейшем реализована в двух типах экспериментов Луиси и его коллегами из Швейцарского политехнического университета (ШПУ) в Цюрихе²⁴. Эти новые концептуальные и экспериментальные достижения резко обострили дискуссию о том, что представляет собой жизнь в ее минимальной форме.

Автопоэз, как мы видели, определяется как сетевой паттерн, в котором функция каждого компонента заключается в том, чтобы участвовать в создании или преобразовании других компонентов. Биолог и философ Гэйл Фляйшакер обобщил свойства автопоэзной сети по трем критериям: система должна быть самоограниченной, самопорождающейся и самосохраняющейся²⁵.

Рис. 9-4.

Взаимосвязь между количеством генов, типами клеток и аттракторами в соответствующих двоичных сетях для различных биологических видов

Самосозидание

Самоограничение означает, что протяженность системы определяется границей, которая одновременно является неотъемлемой частью сети. Самопорождение означает, что все компоненты, включая элементы границы, создаются как продукты процессов, происходящих внутри сети. Самосохранение означает, что процессы производства длятся непрерывно таким образом, что все компоненты постоянно заменяются в ходе системных процессов преобразования.

Хотя клетка бактерии — простейшая из автопоэзных систем, встречаемых в природе, недавние эксперименты в ШПУ показали, что химические структуры, удовлетворяющие критериям автопоэзной организации, могут быть созданы и в лаборатории. Первая из этих структур, предложенная Луиси и Варелой в их теоретической статье, известна химикам как мицелла. По существу, это капелька воды, окруженная тонким слоем молекул, по форме напоминающих головастиков, с «головками», притягивающими воду, и «хвостами», отталкивающими воду (см. рис. 9-5).

Рис. 9-5. Схематическое изображение капельки-мицеллы

При определенных обстоятельствах такая капелька становится вместилищем химических реакций, продуктами которых являются специальные вещества: они самоорганизуются в настоящие пограничные молекулы, которые выстраивают структуру и обеспечивают условия для протекания реакций. Таким образом создается простая химическая автопоэзная система. Как и в компьютерной имитации Варелы, реакции происходят внутри границы, построенной из самих продуктов реакций.

После первого примера автопоэзной химии исследователям из ШПУ удалось создать другой тип химической структуры, которая еще больше соответствует клеточным процессам, поскольку ее основные ингредиенты — так называемые жирные кислоты — являются материалом стенок в реальных клетках. Эксперименты состояли в формировании сферических водяных капелек, окруженных оболочками из этих жирных веществ; оболочки имели типичную полупроницаемую структуру биологических мембран (но без их протеиновых компонентов) и генерировали каталитические циклы, приводя к становлению автопоэзной системы. Ученые, проводившие эти эксперименты, предположили, что подобные типы систем могли быть первыми замкнутыми самовоспроизводящимися химическими структурами, возникшими до эволюции бактериальной клетки. Если это верно, то, значит, ученым удалось воспроизвести первые минимальные формы жизни.

Организмы и сообщества

Исследования по теории автопоэза до сих пор касались, главным образом, минимальных автопоэзных систем — простых клеток, компьютерных имитаций и недавно открытых автопоэзных химических структур. Гораздо меньше исследований было проведено по изучению автопоэза многоклеточных организмов, экологических и социальных систем. Поэтому сегодняшние представления о сетевых паттернах в этих живых системах все еще носят преимущественно умозрительный характер²⁶.

Все живые системы — это сети более мелких компонентов, а паутина жизни в целом — многослойная структура живых систем, вложенных в другие живые системы — сети внутри сетей. Организмы — это совокупности автономных, но тесно связанных клеток; популяции — это сети автономных организмов, принадлежащих отдельным видам; а экосистемы — это паутины организмов, как одноклеточных, так и многоклеточных, принадлежащих многим различным видам.

Все эти живые системы роднит то, что их мельчайшими живыми компонентами всегда служат клетки, и поэтому мы можем с уверенностью сказать, что все живые системы в конечном счете автопоэзны. Тем не менее возникает интересный вопрос: являются ли более крупные системы, состоящие из автопоэзных клеток, — организмы, сообщества и экосистемы — автопоэзными по своей сути?

В книге «Древо познания» Матурана и Варела утверждают, что наше сегодняшнее знание о деталях метаболических направлений в организмах недостаточно для того, чтобы дать ясный ответ, и поэтому они оставляют вопрос открытым:

Единственное, что мы можем сказать: [многоклеточные системы] операционно закрыты в своей организации; их идентичность определяется сетью динамических процессов, воздействие которых не выходит за пределы этой сети. Но, наблюдая эту организацию в ее видимой форме, мы ничего не сможем добавить к сказанному²⁷.

В дальнейшем авторы подчеркивают, что три типа многоклеточных живых систем — организмов, экосистем и сообществ — радикально различаются по степени автономии своих компонентов. В организмах клеточные компоненты обладают минимальной степенью автономного существования, тогда как компоненты человеческих сообществ, индивидуальные человеческие существа, наделены максимальной степенью автономии, наслаждаясь множеством измерений независимого существования. Сообщества животных и экосистемы занимают промежуточные положения между этими двумя экстремумами.

Человеческие сообщества представляют специальный случай из-за решающей роли языка, который Матурана определил как критический феномен в развитии человеческого сознания и культуры²⁸. Если сплоченность социальных насекомых основана на обмене химическими веществами между особями, то социальное единство в человеческих сообществах основано на обмене языковыми сообщениями.

Компоненты организма существуют ради функционирования организма, однако человеческие социальные системы существуют также и ради своих компонентов — индивидуальных человеческих существ. Так, по словам Матураны и Варелы:

Организм ограничивает индивидуальное творчество своих составляющих, поскольку эти составляющие существуют ради этого организма. Человеческая социальная система усиливает индивидуальное творчество своих компонентов, поскольку она существует ради этих компонентов²⁹.

Поэтому организмы и человеческие сообщества — очень разные типы живых систем. Тоталитарные политические режимы часто жестоко ограничивали автономию членов сообщества и, поступая так, деперсонализировали и дегуманизировали их. Фашистские сообщества по режиму своего функционирования ближе к организмам, и поэтому нельзя считать совпадением, что диктаторы так любили использовать метафору общества как живого организма.

Автопоэз в социальной сфере

Вопрос о том, может ли человеческая социальная система быть описана как автопоэзная, обсуждался довольно широко, и разные авторы предлагали разные ответы³⁰. Главная проблема состоит в том, что автопоэз был точно определен лишь для систем в физическом пространстве и для компьютерных имитаций в математических пространствах. Благодаря «внутреннему миру» понятий, идей и символов, обусловленных человеческой мыслью, сознанием и языком, человеческие социальные системы существуют не только в физическом мире, но также и в символическом социальном мире.

Так, человеческая семья может быть описана как биологическая система, обусловленная определенными кровными связями, но также и как концептуальная система, обусловленная определенными ролями и взаимоотношениями, которые могут совпадать — или не совпадать — с кровными связями между ее членами. Эти роли зависят от социальных соглашений и могут значительно меняться в различные периоды времени и в различных культурах. Например, в современной западной культуре роль «отца» может исполнять биологический отец, приемный отец, отчим, дядя или старший брат. Другими словами, эти роли не являются объективными особенностями семейной системы, но служат гибкими и постоянно пересматриваемыми социальными конструктами³¹.

Если поведение в физическом мире управляется причиной и следствием, так называемыми законами природы, то поведение в социальном мире управляется правилами, выработанными социальной системой и часто закодированными в законе. Критическое различие состоит в том, что социальные правила можно нарушить, а законы природы — невозможно. Человеческие существа могут выбирать, подчиняться ли, и в какой форме, социальному правилу; молекулы не могут выбирать, взаимодействовать им или нет³².

Учитывая одновременное пребывание социальных систем в двух мирах, физическом и социальном, имеет ли вообще смысл применять к ним понятие автопоэза, а если имеет, то относительно какого мира его следует применять?

Оставив вопрос открытым в упомянутой книге, Матурана и Варела впоследствии отдельно выражали свои несколько различные взгляды по этому вопросу. Матурана рассматривает социальные системы не как автопоэзные образования, но как некую среду, в которой человеческие существа реализуют свой биологический автопоэз через «языкотворчество»³³. Варела утверждает, что концепция сети процессов производства, которая лежит в основе определения автопоэза, не может быть применена вне физической сферы, однако для социальных систем может быть определена более широкая концепция организационной закрытости. Эта более широкая концепция сродни автопоэзу, но она не выделяет специально процессов производства³⁴. Автопоэз, по мнению Варелы, можно рассматривать как частный случай организационной закрытости на клеточном уровне и в определенных химических системах.

Другие авторы утверждают, что автопоэзная социальная сеть может быть определена, если описание человеческих социальных систем не выходит за рамки социальной сферы. Эта школа мысли была основана в Германии социологом Никласом Люманном, который весьма подробно разработал концепцию социального автопоэза. Суть подхода Люманна состоит в том, чтобы идентифицировать социальные процессы автопоэзной сети как процессы коммуникации:

Социальные системы используют коммуникацию как свой особый способ автопоэзного воспроизведения. Их элементами являются сообщения, которые... производятся и воспроизводятся через сеть связи и которые не могут существовать вне такой сети³⁵.

Семейная система, к примеру, может быть определена как сеть переговоров, которым присуща кругообразность. Результаты переговоров побуждают к дальнейшим переговорам, и, таким образом, формируются самоусиливающие петли обратной связи. Закрытость сети приводит к общей системе убеждений, объяснений и ценностей — контексту смысла, — которая непрерывно поддерживается дальнейшими переговорами.

Коммуникативные акты сети переговоров включают «самопроизводство» и ролей, которыми определяются различные члены семьи, и границ семейной системы. Поскольку все эти процессы происходят в символическом социальном мире, такие границы не могут иметь физическую природу. Это границы ожиданий, конфиденциальности, верности и т. п. Как семейные роли, так и границы непрерывно поддерживаются и переоцениваются посредством автопоэзной сети переговоров.

Система Гайи

На протяжении последних лет дискуссии по автопоэзу в социальных системах велись очень оживленно; в то же время, как это ни удивительно, по проблеме автопоэза в экосистемах не опубликовано почти ничего. Приходится согласиться с Матураной и Варелой, что множество тенденций и процессов в экосистемах еще не изучены в такой степени, чтобы решать, могут ли экологические сети быть описаны как автопоэзные. Тем не менее было бы безусловно интересно начать дискуссии по автопоэзу с экологами, подобные дискуссиям с социальными исследователями.

Прежде всего можно сказать, что функция каждого компонента пищевой паутины состоит в том, чтобы преобразовывать другие компоненты в пределах той же паутины. В то время как деревья извлекают неорганическую материю из окружающей среды, чтобы производить органические соединения, и эти соединения передаются по экосистеме, служа пищей для производства более сложных структур, сеть в целом регулирует себя через множественные петли обратной связи³⁶. Отдельные компоненты пищевой паутины непрерывно умирают, разлагаются и заменяются в ходе собственных процессов преобразования в сети. Достаточно ли этого, чтобы определить экосистему как автопоэзную, покажет время. Кроме прочего, это еще зависит и от ясного понимания границы системы.

Перенося наши представления с экосистем на планету в целом, мы сталкиваемся с глобальной сетью процессов производства и преобразования, которая достаточно подробно была описана Джеймсом Лавлоком и Линн Маргулис в их Гайя-теории³⁷. Фактически сегодня можно представить больше свидетельств, подтверждающих автопоэзную природу системы Гайи, чем доказательств существования автопоэза в экосистемах.

Планетарная система функционирует в огромных пространственных и временных масштабах. Поэтому конкретно осмысливать Гайю как живое существо весьма затруднительно. Жива ли планета как целое или это относится лишь к ее отдельным частям, и если верно последнее, то к каким частям? Чтобы помочь нам увидеть в Гайе живую систему, Лавлок предложил аналогию дерева³⁷. У растущего дерева лишь очень тонкий слой клеток, расположенных по его периметру, как раз под корой, является живым. Вся древесная масса внутри, более 97 процентов всего дерева, мертва. Подобным же образом, Земля покрыта тонким слоем живых организмов — биосферой, — которая углубляется в океан на 5— 6 миль и поднимается над земной поверхностью примерно на такую же высоту. Итак, живая часть Земли — не что иное, как тонкая пленка вокруг земного шара. Если представить планету в виде мяча, размером с баскетбольный, с нарисованными на нем океанами и странами, то толщина биосферы будет примерно равна толщине краски!

Точно так же как корой дерева защищен внутренний тонкий слой живой ткани от повреждений, жизнь на Земле защищена слоем атмосферы, который закрывает нас от ультрафиолетового излучения и других вредных воздействий и поддерживает температуру планеты на уровне, благоприятном для процветания жизни. Ни атмосфера над нами, ни комья земли под нами не являются живыми, но и те, и другие в значительной мере сформированы и преобразованы живыми организмами — точно так же как кора и древесная масса дерева. Открытый космос и недра Земли составляют часть окружающей среды Гайи.

Чтобы понять, может ли система Гайи действительно быть описана как автопоэзная сеть, применим три критерия, предложенные Гэйлом Фляйшакером³⁹. Гайя — система определенно самоограниченная, по крайней мере это касается внешней границы, атмосферы. Согласно Гайя-теории, атмосфера Земли создается, преобразуется и поддерживается метаболическими процессами биосферы. Бактерии играют важнейшую роль в этих процессах, влияя на скорость химических реакций, и, таким образом, функционируют как биологический эквивалент ферментов в клетке⁴⁰. Атмосфера полупроницаема, как клеточная мембрана, и формирует общую часть планетарной сети. Например, она создала защитную теплицу, в которой стало возможным зарождение жизни на планете три миллиарда лет тому назад, хотя в те времена излучение Солнца было на 25% слабее, чем сейчас⁴¹.

Система Гайи является также, несомненно, самопорождающейся. Планетарный метаболизм превращает неорганические вещества в органические — в живую материю, — а затем возвращает их в почву, океаны и воздух. Все компоненты сети Гайи, включая элементы атмосферной границы, производятся процессами внутри самой сети.

Ключевой характеристикой Гайи является сложное переплетение Живых и неживых систем в пределах единой паутины. Это приводит к возникновению циклов обратной связи совершенно разных масштабов. Циклы горных пород, например, растягиваются на сотни миллионов лет, тогда как организмы, связанные с ними, живут очень недолго. Как метафорически выразился Стивен Хардинг, эколог и соратник Джеймса Лавлока: «Живые существа выходят из камней и уходят в камни»⁴².

И наконец, система Гайи очевидно самосохраняющаяся. Компоненты океанов, почвы и воздуха, равно как и все организмы биосферы, непрерывно заменяются в ходе планетарных процессов производства и преобразования. Похоже, таким образом, что основания для признания Гайи автопоэзной сетью очень вески. И Линн Маргулис, соавтор Гайя-теории, уверенно заявляет: «Мало сомнений в том, что планетарная паутина, включая и нас самих, автопоэзна»⁴³.

Убежденность Линн Маргулис в автопоэзности планетарной паутины подкреплена тремя десятилетиями новаторской работы в области микробиологии. Для понимания сложности, разнообразия и самоорганизующих свойств сети Гайи абсолютно необходимо понимание микрокосма — природы, развития, метаболизма и эволюции микроорганизмов. Маргулис внесла огромный вклад в это понимание не только в научном мире. Ей также удалось, в сотрудничестве с Дорион Саган, объяснить свои радикальные открытия ясным и занимательным языком непосвященному читателю⁴⁴.

Жизнь на Земле зародилась примерно 3, 5 миллиарда лет назад, и первые два миллиарда лет живой мир состоял исключительно из микроорганизмов. В течение первого миллиарда лет эволюции бактерии — простейшие формы жизни — покрыли планету сложной паутиной метаболических процессов и начали так воздействовать на температуру и химический состав атмосферы, что она стала благоприятной для эволюции высших форм жизни⁴⁵.

Растения, животные и люди поздно появились на Земле: они возникли из микрокосма менее миллиарда лет назад. И даже сегодня известные нам живые организмы функционируют лишь благодаря хорошо развитой связи с бактериальной паутиной жизни. «Мы вовсе не оставили микроорганизмы где-то позади на эволюционной беговой дорожке, — пишет Маргулис. — Мы все окружены ими и состоим из них... [Нам следует] воспринимать самих себя и всю нашу окружающую среду как эволюционную мозаику микрокосмической жизни»⁴⁶.

За всю эволюционную историю жизни более 99% когда-либо существовавших видов вымерло, однако планетарная паутина бактерий выжила и продолжает регулировать условия для жизни на Земле, как она это делала на протяжении последних трех миллиардов лет. Согласно Маргулис, концепция планетарной автопоэзной сети оправданна, поскольку вся жизнь заключена в самоорганизующуюся паутину бактерий, включающую сложные сети сенсорных и исполнительных систем, которые мы только начинаем познавать. Мириады бактерий, живущих в почве, скалах и океанах, равно как и внутри всех растений, животных и людей, непрерывно регулируют жизнь на Земле: «Именно рост, метаболизм и способность микробов к обмену газами... формируют сложные физические и химические системы с обратной связью, которые, в свою очередь, модулируют биосферу, а вместе с ней и нас, ее обитателей»⁴⁷.

Вселенная в целом

Размышляя о планете как о живом существе, невольно задумываешься о системах более крупного масштаба. Не является ли Солнечная система автопоэзной сетью? А Галактика? А что можно сказать о Вселенной в целом? Жива ли Вселенная?

Что касается Солнечной системы, то здесь мы с определенной степенью уверенности можем сказать, что она не является живой системой. И именно поразительное различие между Землей и всеми другими планетами Солнечной системы привело Лавлока к формулировке Гайя-гипотезы. В отношении нашей Галактики, или Млечного Пути, мы даже близко не подошли к тем данным, которые могли бы позволить выдвинуть вопрос о том, живая ли это система; а переключая наше внимание на Вселенную в целом, мы тем более упираемся в ограниченность человеческих представлений.

Для многих людей, включая меня, в философском и духовном аспекте предпочтительней предположить, что космос в целом жив, нежели думать, что жизнь на Земле существует в окружении безжизненной Вселенной. В рамках науки, однако, мы не можем — или по крайней мере пока не можем — делать подобные заявления. Если мы применим наши научные критерии жизни ко всей Вселенной, мы встретимся с серьезными концептуальными трудностями.

Живые системы определяются как открытые непрерывному потоку энергии и материи. Но как мы можем представить себе Вселенную открытой системой, если она, по определению, заключает в себе все сущее? В этом вопросе, похоже, не больше смысла, чем в вопрошании: что происходило до Большого Взрыва? По словам известного астронома сэра Бернарда Лоувелла:

Здесь мы приходим к великому барьеру для нашей мысли... Я ощущаю себя так, как будто внезапно въехал в огромную полосу тумана — знакомый мир исчез⁴⁸.

Мы можем сказать относительно Вселенной только то, что потенциал для жизни в избытке существует во всем космосе. Исследования двух последних десятилетий дают достаточно ясную картину геологических и химических особенностей ранней Земли, которые сделали появление жизни возможным. Мы начали понимать, как развивались все более и более сложные химические системы и как они формировали каталитические циклы, которые в конце концов развились в автопоэзные системы⁴⁹.

Изучая Вселенную в целом и, в частности, нашу Галактику, астрономы обнаружили, что характерные химические компоненты, встречающиеся во всех проявлениях жизни, присутствуют там в избытке. Для того чтобы из этих компонентов смогла возникнуть жизнь, требуется тонкий баланс температур, атмосферных давлений и содержания воды. В ходе долгой эволюции Галактики такой баланс с большой вероятностью мог быть достигнут на многих планетах миллиардов планетарных систем, содержащихся в Галактике.

Даже в нашей Солнечной системе, как на Венере, так и на Марсе, в период их ранней истории, возможно, существовали океаны, в которых могла зародиться жизнь⁵⁰. Однако Венера была слишком близка к Солнцу, чтобы обеспечить неторопливую эволюцию. Ее океаны испарились, и в конце концов водород был выбит из молекул воды мощным ультрафиолетовым излучением и исчез в космосе. Мы не знаем, каким образом потерял свою воду Марс, нам лишь известно, что это действительно произошло. Лавлок высказывает по этому поводу догадку, что, возможно, на Марсе существовала жизнь на ранних стадиях его развития, но он потерял ее в результате некоей катастрофы; или же водород пропал там быстрее, чем на ранней Земле, из-за гораздо более слабой силы гравитации на Марсе.

Как бы то ни было, похоже, что жизнь на Марсе почти зародилась и что, по всей вероятности, она действительно зародилась и процветает на миллионах других планет по всей Вселенной. Таким образом, хотя в рамках современной науки концепция Вселенной как единой живой системы проблематична, мы уверенно можем сказать, что жизнь с большой вероятностью присутствует в космосе в избытке.

Структурное сопряжение

Где бы мы ни наблюдали жизнь, от бактерий до широкомасштабных экосистем, мы видим сети с компонентами, которые взаимодействуют друг с другом таким образом, что вся сеть регулирует и организует себя. Поскольку эти компоненты, за исключением элементов клеточных сетей, сами являются живыми системами, реалистичная картина автопоэзных сетей должна включать описание того, как живые системы взаимодействуют между собой и, в общем случае, с окружающей средой. В сущности, такое описание является неотъемлемой частью теории автопоэза, разработанной Матураной и Варелой.

Главная особенность автопоэзной системы заключается в том, что она проходит непрерывные структурные изменения, одновременно сохраняя свой паутиноподобный паттерн организации. Компоненты сети непрерывно производят и преобразуют друг друга, и осуществляют они это двумя различимыми способами. Один тип структурных изменений представляют изменения самообновления. Всякий живой организм постоянно обновляет себя, клетки разрушаются и восстанавливаются, ткани и органы заменяют свои клетки в непрерывных циклах. Несмотря на эти непрекращающиеся изменения, организм постоянно поддерживает свою общую идентичность, или паттерн организации.

Многие из этих циклических изменений происходят гораздо быстрее, чем это можно представить. Например, наша поджелудочная железа заменяет большинство своих клеток каждые двадцать четыре часа, клетки внутренней оболочки желудка воспроизводятся каждые три дня; наши белые кровяные тельца обновляются за десять дней, а 98 процентов протеина в нашем мозге сменяются меньше чем за месяц. Что еще более поразительно — клетки нашей кожи заменяются со скоростью 100 000 клеток в минуту. Фактически основная часть пыли в наших домах состоит из мертвых клеток кожи.

Второй тип структурных изменений в живой системе представляют изменения, посредством которых создаются новые структуры — новые связи в автопоэзной сети. Изменения второго типа — эволюционные, а не циклические; они тоже совершаются непрерывно, либо как последствия влияния окружающей среды, либо как результат внутренней динамики системы. Согласно теории автопоэза, живая система взаимодействует со своей окружающей средой через структурное сопряжение, т. е. через повторяющиеся взаимодействия, каждое из которых запускает структурные изменения в системе. Например, клеточная мембрана непрерывно вводит вещества из своего окружения в метаболические процессы клетки. Нервная система организма изменяет свою внутреннюю связность с каждым сенсорным восприятием. Тем не менее эти живые системы автономны. Окружающая среда лишь запускает структурные перемены, но не определяет и не направляет их⁵¹.

Структурное сопряжение, как его определяют Матурана и Варела, устанавливает четкое различие между тем, как взаимодействуют со своей окружающей средой живые и неживые системы. Пнуть камень и пнуть собаку — это две совершенно разные истории, как любил отмечать Грегори Бэйтсон. Камень будет реагировать на пинок согласно линейной причинно-следственной цепочке. Его поведение может быть просчитано на основе фундаментальных законов ньютоновской механики. Собака ответит структурными изменениями, согласно своей собственной природе и (нелинейному) паттерну организации. Результирующее поведение, в общем случае, непредсказуемо.

Поскольку живой организм отвечает на влияния окружения структурными изменениями, то и эти изменения, в свою очередь, влияют на его последующее поведение. Другими словами, структурно сопряженная система — это обучающаяся система. Пока организм остается живым, он будет структурно сопрягаться со своим окружением. Его непрерывные структурные изменения в ответ на события — и, следовательно, его непрерывное приспособление, обучение и развитие — это и есть ключевые характеристики поведения живых существ. Благодаря его структурному сопряжению, мы называем поведение животного разумным, но мы не применяем этот термин к поведению камня.

Развитие и эволюция

Продолжая взаимодействовать со своей окружающей средой, живой организм проходит последовательность структурных изменений и со временем формирует свой собственный, индивидуальный путь структурного сопряжения. В каждой точке этого пути структура организма представляет собой запись предыдущих структурных изменений и, следовательно, предыдущих взаимодействий. Живая структура — это всегда запись предыдущего развития, и онтогенез — ход развития индивидуального организма — это история структурных изменений организма.

Таким образом, поскольку структура организма в любой точке свое-I го развития представляет запись его предыдущих структурных изменений и поскольку каждое структурное изменение влияет на последующее поведение организма, то из этого следует, что поведение живого организма определяется его структурой. Так, с разных сторон, живая система определяется своим паттерном организации и своей структурой. Паттерн организации определяет своеобразие системы (т. е. ее существенные черты); структура, сформированная последовательностью структурных изменений, определяет поведение системы. По терминологии Матураны, поведение живых систем структурно детерминировано.

Эта концепция структурного детерминизма бросает новый свет на старые философские споры о свободе и детерминизме. Согласно Мату-ране, поведение живого организма детерминировано. Однако оно детерминировано не внешними силами, а самой структурой организма — структурой, образовавшейся через последовательность автономных структурных изменений. Получается, что поведение живого организма и детерминировано, и свободно.

Больше того, факт структурной детерминированности поведения не означает, что оно предсказуемо. Структура организма просто «обусловливает ход своих взаимодействий и ограничивает структурные изменения, которые могут быть вызваны этими взаимодействиями»⁵². Например, когда живая система достигает точки бифуркации, как это описано у Пригожина, ее история структурного сопряжения будет определять новые ставшие возможными направления; но по какому направлению пойдет система, остается непредсказуемым.

Как и пригожинская теория диссипативных структур, теория автопоэза показывает, что творчество — создание все новых и новых конфигураций — является ключевым свойством всякой живой системы. Особая форма такого творчества — порождение разнообразия через воспроизведение, начиная от простого деления клетки и вплоть до чрезвычайно сложного танца полового размножения. Для большинства живых организмов онтогенез — это не линейный путь развития, но Цикл, и воспроизведение является жизненно важной частью этого Цикла.

Миллиарды лет тому назад объединенные способности живых систем к воспроизведению и созданию новизны естественным образом привели к биологической эволюции — творческому раскрытию жизни, которое в виде непрерывного процесса продолжается до сих пор. От самых архаических и простых форм жизни до самых запутанных и сложных современных форм — на этом поле жизнь развернула непрерывный танец, никогда не нарушая основной паттерн своих автопоэзных сетей.

ПРИМЕЧАНИЯ К ГЛАВЕ 9

1.См. выше, с. 105.

2.См. выше, с. 114.

3.См. выше, с. 124 и далее.

4.См. выше, с. 100— 101.

5.Von Neumann (1966).

6.См. Gardner (1971).

7.В каждом квадрате (3x3) имеется центральная клетка, окруженная 8 соседями.
Если три соседние клетки черные, центральная клетка становится черной на следующем шаге («рождение»); если две соседние клетки черные, центральная клетка остается без изменений («выживание»); во всех других случаях клетка становится белой («смерть»).

8.См. Gardner (1970).

9.Великолепный отчет по истории и применению клеточных автоматов см. в Farmer, Toffoli and Wolfram (1984), в особенности предисловие Стивена Вольфрама. Более позднее собрание технических статей см. в Gutowitz (1991).

10.Varela, Maturana, and Uribe (1974).

11.Эти передвижения и взаимодействия могут быть формально выражены как математические правила перехода, применяемые одновременно ко всем клеткам.

12.Некоторые из соответствующих математических вероятностей служат переменными параметрами модели.

13.Вероятность распада не должна превышать 0, 01 за временной шаг, чтобы вообще могла быть создана жизнеспособная структура, а граница должна со держать не менее 10 звеньев; подробности см. в Varela, Maturana and Uribe (1974).

14.См. Kauffman (1993), pp. 182ff; краткое резюме см. в Kauffman (1991).

15.См. выше, с. 145 и далее. Заметьте, однако, что, поскольку значения двоичных переменных изменяются дискретно, то и их фазовое пространство тоже будет дискретным.

16.См. Kauffman (1993), р. 183.

Самосозидание

17.См. там же, p. 191.

18.См. там же, pp. 441 ff.

19.См. выше, с. 83 и далее.

20.Varela et al. (1992), p. 188.

21.Kauffman(1991).

22. См. Kauffman (1993), p. 479. 23.Kauffman(1991).

24.Cm. Luisi and Varela (1989), Bachmann et al. (1990), Walde et al. (1994).

25.Cm. Fleischaker (1990).

26. Недавние дискуссии по вопросам, обсуждаемым ниже, см. в Fleischaker (1992), а также Mingers (1995).

27.Maturana and Varela (1987), p. 89.

28.См. ниже, с. 307 и далее.

29.Maturana and Varela (1987), p. 199.

30.См. Fleischaker (1992); Mingers (1995), p. 119.

31.Mingers (1995), p. 127.

32.Cm. Fleischaker (1992), pp. 131— 141; Mingers (1995), pp. 125— 126.

33.Maturana (1988); см. также ниже, с. 310— 312.

34.Varela (1981).

35.Luhmann(1990).

36.См. выше, с. 121.

37.См. выше, с. 117 и далее.

38.Lovelock (1991), pp. 31 ff.

39.См. выше, с. 227— 228.

40.См. выше, с. 110— 111.

41.См. Lovelock (1991), pp. 135— 136.

42.Harding (1994).

43.См. Margulis and Sagan (1986), p. 66.

44.Margulis (1993); Margulis and Sagan (1986).

45.См. ниже, с. 256 и далее.

46.Margulis and Sagan (1986), pp. 14, 21.

47.Там же, р. 271.

48.Цитируется по Сарга (1975), p. 183.

49.См. ниже, с. 253 и далее.

50.См. Lovelock (1991), р. 127.

51.См. Maturana and Varela (1987), pp. 75ff.

52.Там же, р. 95.

Глава 10

Раскрытие жизни

О дна из самых замечательных особенностей зарождающейся теории живых систем — необходимо вытекающее из нее новое понимание эволюции. Взгляд на эволюцию как на результат случайных мутаций и естественного отбора сменяется признанием творческого раскрытия Жизни, непрерывно возрастающего разнообразия и сложности — этих неотъемлемых характеристик всякой живой системы. Хотя мутация и естественный отбор по-прежнему признаются важными аспектами биологической эволюции, основное внимание ученых теперь сосредоточено на творчестве, непрерывном стремлении Жизни к обновлению.

Чтобы глубже понять фундаментальное различие между старыми и новыми взглядами на эволюцию, рассмотрим кратко историю эволюционной мысли.

Дарвинизм и неодарвинизм

Первая теория эволюции была сформулирована в начале XIX столетия Жаном Батистом Ламарком, натуралистом-самоучкой, который ввел термин биология и провел обширные исследования в области ботаники и зоологии. Ламарк наблюдал, как животные меняются под воздействием окружающей среды, и полагал, что они могут передавать эти изменения своему потомству. Именно эта передача приобретенных характеристик представлялась ему основным механизмом эволюции.

И хотя оказалось, что Ламарк в этом отношении ошибался, его признание феномена эволюции — появления новых биологических форм в истории видов — стало революционным открытием, в значительной степени повлиявшим на последующее развитие этого направления научной мысли. Ламарк оказал сильное влияние на Чарльза Дарвина, который начинал свою научную карьеру как геолог, но во время знаменитой экспедиции на Галапагосские острова заинтересовался биологией. Тщательное изучение фауны острова побудило Дарвина к размышлениям о влиянии географической изоляции на образование видов и привели его в конце концов к формулировке теории эволюции.

Дарвин опубликовал теорию в 1859 году в своей монументальной работе «Происхождение видов», а еще через двенадцать лет дополнил ее трудом «Происхождение человека», в котором концепция эволюционной трансформации одних видов в другие расширяется, включая человека. В основу теории Дарвина положены две фундаментальные идеи — случайное отклонение (позже его стали называть случайной мутацией) и естественный отбор.

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 111213 14 15 16 Следующая ⇒