Естественные технологии биологических систем

Многое из того, что является высшим достижением или высшей целью производственной технологии, ограничивается или запрещается основными правилами естественной технологии. Ярким примером этому служит идея живого океана, мыслящего, действующего и эволюирующего как единое целое (С. Лем. «Солярис»). С точки зрения естественной технологии и принципа блочности формирование подобной системы невозможно, а эволюция немыслима. Прогрессивная эволюция — это эволюция, связанная со специализацией на разных уровнях организации (от клеточного до биосферного) . Поэтому даже если бы исходные живые системы были бы гомогенны, то их развитие привело бы к формированию взаимодействующих, но специализированных структур.

Вопрос.Не является ли упрощением технологический подход к вопросам сущности жизни и эволюции, к вопросам экологии и взаимоотношениям человека и природы, к анализу свойств человека и к воздействиям (например, врачебным) на него?

Ответ.Ответ на этот сложный вопрос можно условно разделить на две части.

1. К сожалению, следует признать, что любое научное описание явлений природы и ее законов — это лишь наша интерпретация. Действительно, современные теории происхождения жизни и эволюции живого в сущности являются упрощением реального процесса возникновения жизни и его дальнейшей эволюции. По-видимому, то же самое можно сказать и о теории элементарных частиц. Вместе с тем даже вульгарная интерпретация явлений природы дает возможность хотя бы приблизиться к пониманию, если так можно выразиться, их контуров. Самое удивительное, что примитивные научные заключения, к сожалению, позволяют реализовать эффективные практические действия. Как правило, они разумны по первичным итогам, но таят опасность в своих более отдаленных последствиях. Первое свидетельствует, что контуры в какой-то мере соответствуют действительности, второе — что на самом деле главное мы по-прежнему еще не постигли.

В целом концепция естественных технологий, как и любая научная концепция, не свободна от упрощения.

2. Представления о естественных технологиях и об общих законах естественных и производственных технологий позволяют преодолеть пропасть между производственной деятельностью человека и влиянием антропогенных факторов на природу. Когда природа рассматривается с точки зрения естественных технологий в глобальных масштабах, то она сама становится более понятной и, следовательно, более близкой нам. Можно полагать, что такой всеобщий технологический подход не только теоретически обоснован, но и практически плодотворен, а также высоко морален. Он лишает людей многих иллюзий и тем самым напоминает об истинных следствиях человеческой деятельности на нашей планете в рамках плохо согласованных естественных и производственных технологий. Это касается, например, увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере и изменения циркуляции кислорода вследствие порубок лесов, влияния химического регулирования живых систем с помощью «специализированных» токсикантов (гербицидов, инсектицидов, пестицидов, дефолиантов и т.д.), включения промышленных отходов в биологические мегасистемы и т.д.

Следует иметь в виду важность технологических подходов для охраны здоровья человечества (например, для разработки оптимальной композиции пищи, методов ее консервации, приемов управления эндокринологией человека и т.д.). Важно, что многие виды человеческой деятельности, кажущиеся сегодня второстепенными, с точки зрения естественной технологии как науки превращаются в проблемы глобального масштаба. К их числу относится, в частности, использование антибиотиков для лечения инфекционных заболеваний человека и животных.

Эволюционные и экологические аспекты естественных технологий

Вопрос.Как соотносятся синтетическая теория эволюции, теория нейтральности и теория физиологической эволюции?

Ответ.Соотношение синтетической теории эволюции и теории нейтральности охарактеризовал М. Кимура в своей, ставшей классической, работе «Молекулярная эволюция : теория нейтральности» (М.: Мир, 1985. 398 с.). Для этих теорий свойственно углубленное рассмотрение генетических аспектов жизни и диалектическое отношение к эволюционным закономерностям фенотипа. Следует напомнить, что физиологическая эволюция — важная грань целостного эволюционного процесса, причем прогресс общей эволюционной теории невозможен без разработки не только генетических, но и физиологических аспектов. Необходимо иметь в виду следующие обстоятельства.

1. В фенотипе реально существуют не только структура и функция, но и их эффекты. Последние определяют многие особенности эволюции, в частности прогрессивную структурно-функциональную эволюцию, включающую в себя специализацию и дифференциацию. Под контролем отбора находятся как полезные, так и побочные эффекты. При изменении условий существования организма побочные эффекты могут становиться полезными или вредными. Кроме того, каждая структура и функция имеет метаболическую стоимость, которая может рассматриваться как негативный эффект. Только благодаря действию отбора на все типы эффектов и достигается изменение структур и функций, которые модифицируются в результате изменений наследственной информации. Последняя контролирует структуры и функции, в том числе регулирующие (но не эффекты).

2. Принцип эффективности характеризует не только важные механизмы эволюционного процесса в целом, но и запрещает полное совершенство, объясняет атрофию ненужных структур и многие другие особенности эволюционного процесса.

3. Принцип блочности — другой крайне существенный принцип организации биологических систем — намечает как основные пути эволюции, так и возможные ограничения. Эти ограничения в информационных теориях эволюции отсутствуют. Следует заметить, что пути эволюции определяются свойствами как информационных, так и работающих систем. Однако благодаря блестящим успехам генетики до сих пор основное внимание уделялось лишь первым из них.

Вопрос.Как объяснить, что в ряде случаев теория нейтральности в молекулярной эволюции, развитая М. Кимурой и вслед за ним многими другими, находится в противоречии с представлением об эволюции на основе универсальных функциональных блоков?

Ответ.Действительно, мысль, что эти две теории противоречат или даже исключают одна другую, высказывалась неоднократно. На первый взгляд представления о стабильности, консервативности универсальных функциональных блоков в ходе эволюции противоречит теории нейтральности и сходным теориям, которые постулируют неизбежность дивергенции молекулярных структур в результате обязательных точечных мутаций. Однако при глубоком рассмотрении нетрудно видеть, что противоречия не существует и стабильность функциональных блоков, т.е. структур, непосредственно участвующих в выполнении определенных функций, является следствием стабилизирующего действия отбора. Механизмы этой стабилизации были охарактеризованы нами ранее с различных точек зрения. Концепция универсальных функциональных блоков объясняет не только многие удивительные свойства живых систем, но и позволяет предсказать ряд явлений, что невозможно сделать с позиций других теорий.

Вопрос.Каково соотношение концепций физиологической эволюции, функциональной эволюции и эволюции функций?

Ответ.Концепция физиологической эволюции шире представлений об эволюции функций или функциональной эволюции. Представления о последней могут рассматриваться как обобщенная теория эволюции функций,

Физиологическая эволюция включает в себя весь комплекс проблем, охватывающих эволюцию функций, структур и их положительных и отрицательных эффектов, а также генетических систем, контролирующих формирование структур и осуществляемые ими процессы. Концепция физиологической эволюции опирается на идеи, заложенные в теориях эволюции функций и структур, и развивает их на современном уровне знаний.

Вопрос.При рассмотрении эволюции говорится об эволюции естественных технологий. Можно ли говорить также о технологии эволюции?

Ответ.Прежде всего следует сказать, что справедливо и то и другое. Сначала о технологии эволюции. Это важный способ характеристики эволюционного процесса, так как он происходит на основе принципа эффективности. Об этом неоднократно упоминалось в данной книге, а также в монографии, опубликованной в 1985 г. Принцип эффективности определяет многие существенные особенности эволюционного процесса, в частности специализацию структур и функций, невозможность формирования предельно совершенных систем и т.д. Для понимания технологии эволюции важны также многие другие принципы естественных технологий, в том числе принципы блочности, множественности, мультиэссенциальности, компромисса, мультифункциональности и мультипотентности и т.д.

Несколько слов об эволюции естественных технологий. Для понимания общих законов эволюции существенно, что живые системы на всех уровнях организации (от субклеточного до планетарного) могут рассматриваться как некоторые естественные технологические системы. Поэтому те пути, которые приводят к потере технологических достоинств, к нарушению или разрушению технологий, запрещаются.

Вопрос.Создается впечатление, что суждения о естественных технологиях в связи с экологической деятельностью человечества содержат упрек гуманизму. Так ли это?