Идея коэволюции в современном биологическом познании.

Реферат

 

«Коэволюционная парадигма и современная биология.»

 

г. Омск – 2001

 

 

 

План:

Вступление.

 

 

Глава 1

«Идея коэволюции в современном биологическом познании.»

 

Глава 2

«Органическая и культурная коэволюция.»

 

Глава 3

«Идея коэволюции в эволюционной биологии.»

 

Заключение.

 

Вступление.

Идеи и понятия биологического эволюционизма давно стали достоянием общей культуры, давно используются в самых раз­личных областях научного знания. Теперь на наших глазах происхо­дит проникновение в культуру и такого понятия, как коэволюция. Будучи биологическим по происхождению, связанным с изучением совместной эволюции различных биологических объектов и уровней их организации, понятие коэволюции ныне оказывается включен­ным в обсуждение предельно широких вопросов бытия и судеб чело­вечества. Коэволюция природы и общества — это область исследова­ний, которая уже не является собственно естественнонаучной. Это подтверждают современные концепции глобального эволюциониз­ма, претендующие на то, чтобы дать обобщенную картину всех мыс­лимых эволюционных процессов.

 

Идея коэволюции в современном биологическом познании.

 

Термин «коэволюция» был предложен в 1964 г. экологами, для которых коэволюция — взаимное приспособление ви­дов. Они давно обратили вни­мание на взаимодействие видов, среди которых обычно вычленяют:

1) хищничество и паразитизм

2) комменсализм

3)  конкуренцию

4) мутуализм (взаимовыгодность).

Виды образуют мутуалистические ассоциации, эволюция которых собственно и называется коэволюцией. Экология имеет дело, прежде всего с взаимоотношением биотических и физических факторов. Любой вид вносит изменения в окружающую среду, но эти изменения не носят характера взаимного приспособления друг к другу, или коэволюции. Воздействие (адапта­ция) идет в одном направлении, обеспечивая повышение уровня при­способляемости вида к условиям среды. Важно обратить внимание на «запаздывание» эволюционного ответа на вызов со стороны среды, поскольку необходимо определенное время («лаг»), чтобы естествен­ный отбор «догнал» происходящие в окружающей среде изменения. Неоднородность среды обитания, генотипическое разнообразие и «лаг» в эволюционном «ответе» на «вызов» среды означает, что жи­вотное не может быть абсолютно приспособлено к жизни в своей нише. Каждый вид оказывает то или иное воздействие на биотиче­ские факторы (на другие виды), что вызывает у других видов адап­тивные реакции. Вид и биотическая среда могут следовать по пути коэволюции.

В этой связи выделяются два вида коэволюции: 1) мутуалистическую (взаимовыгодную) и 2) немутуалистическую, при которой один из факторов обладает пагубным действием (отношение «эксплуатация — защита»). Примером первого типа коэволюции может быть развитие специализированных цветков и их опылителей — живо­тных. Примерами второго типа коэволюции могут быть взаимоотно­шения между хищником и жертвой, хозяином и паразитом, хозяином и патогеном и др. Взаимоотношение между двумя эволюирующими видами также включает определенный «шаг», чтобы один эволюирующий вид «догнал» происходящие в другом виде изменения.

Термодинамика диссипативных структур, развитая И. Пригожиным, фиксирует образова­ние упорядоченных структур (их самоорганизацию) за счет

рассеяния внешней энергии в среду, окружающую систему. Однако этот вариант термодинамики, принципиально отличающийся от классической термодинамики, объединяет с нею трактовка измене­ний как отклонения от состояния равновесия. Иными словами, и в этом варианте термодинамики сохраняется фундаментальность идеи равновесия и анализ процессов ведется под углом зрения отклонения от состояния равновесия. Попытки приложения термодинамики дис­сипативных структур к биологии (а их достаточно много) не могут считаться, как показал Ю.В. Чайковский, удовлетворительными. В этой связи можно напомнить слова И.А. Аршавского о том, что суть живого не в диссипации (рассеянии) внешней энергии, а «в избыточно анаболическом сопротивлении диссипации». Большие перспективы и одновременно большие трудности воз­никают при экстраполяции термодинамики диссипативных структур на изучение биосферы. Дело в том, что новая термодинамика фикси­рует процессы самоорганизации в открытых системах, т.е. системах, которые обмениваются энергией и веществом с окружающей средой. Биосфера является открытой системой, но в связи с планетарным характером деятельности человека возникает вопрос о необходимом соотношении потоков вещества и энергии через диссипативные структуры. Это означает  что замкнутых круговоротов химиче­ских элементов не существует — циклы разомкнуты. Наиболее пер­спективным является не простое приложение термодинамики диссиспективным является не простое приложение термодинамики дисси­пативных структур к эволюции живого, а тот вариант эволюционной термодинамики, который развит Э. Янчем.

Для Янча диссипативные структуры — это «селективное и синх­ронизированное исправление консервативно-записанной (т.е. гене­тической) информации с помощью диссипативного процесса». От­бор — важный фактор-ускоритель процессов самоорганизации в не­зрелых системах, в зрелых системах эту функцию выполняет флуктуация, т.е. образование диссипативных структур. Централь­ными понятиями эволюционной концепции Янча являются первич­ность движения, встреча (динамика сродства), динамическая память и нарушение симметрии на каждом этапе эволюции.

До возникновения коэволюционного подхода биология была со­средоточена на эволюции отдельных видов в определенной, правда, весьма грубой, среде. Даже экологическое понимание коэволюции, ограниченное разнообразными фактами симбиозов, не сформирова­ло еще новый способ мышления в биологии. Включение в эволюцио­низм возникновения диссипативных структур, или процессов само­организации, осуществленное Э. Янчем, означает, что эволюция понимается теперь как возникновение новаций. Они трактуются не просто как продукт действия ранее существовавших факторов, но прежде всего как эмерджентных, качественно новых, невыводимых образований. Поэтому вполне обоснованно Янч трактует эмерджентную эволюцию как открытое обучение, детерминированное откры­той целью, т.е. как творчество новых форм.

Всякая диссипативная система обладает динамической памятью, служащей «затравкой» для нового уровня эволюции. Помимо нее существует консервативная память, которая не участвует в процес­сах обмена, но служит «затравкой» для долговременных информаци­онных процессов. Самопорождение, или переход от одного уровня эволюции к другому, Янч связывает с нарушением симметрии. На­пример, при переходе от механики к термодинамике нарушается симметрия времени. В диссипативных структурах нарушена симмет­рия пространства, а у прокариотов и симметрия времени (возникает наследственность). Ю.В. Чайковский вычленил ряд уровней, на каждом из которых формировалась консервативная структура, служившая «затравкой» для следующего уровня («консервативная память» по Янчу, или «мертвая неравновесная структура»): 1) синтез РНК, служивший затравкой (2) для синтеза пеитидной цепочки; 3) эобионт, где появибран, обеспечивавших устойчивость информации; 6) появление про-кариота, где мембрана замкнута в изолированную плоско ль; 7) и 8) появление ядерной оболочки и объединение ДНК с белком в ком­пактную хромосому. На каждом из этих уровней существуют устой­чивые инвариантные структуры и одновременно биохимические про­цессы, ведущие к усложнению феномена жизни, к усложнению ее разнообразия и системности.

Э. Янч говорил о коэволюции макро- и микроструктур, где важ­ное место занимает возникновение симбиоза и организм — элемент одного микроуровня — становится элементом макроуровня (биогео-ценозом). Возникновение человека означает, что само различение эволюции макро- и микроструктур потеряло смысл. Необходимо вы­работать, как отметил Ю.В. Чайковский, новый язык для понимания коэволюционных процессов. Таким языком, адекватным для описа­ния коэволюции, может быть язык когерентности, т.е. согласованно­сти фаз движения. Он позволяет описать взаимную приспособляе­мость организмов (взаимопомощь по П.А. Кропоткину, спаривание, симбиоз) и их «частей» («сродство частиц» по Мопертюи, «корреля­ция частей» по Кювье и т.д.).

Исходным для книги Э. Янча «Самоорганизующаяся Вселенная» является, как видно из названия, идея самоорганизации, которая включает в себя, во-первых, специфическую макроскопическую ди­намику процессов системы, во-вторых, обмен и коэволюцию со сре­дой, и, в-третьих, самотрансцендирование, эволюцию эволюцион­ных процессов. Рассматривая самоорганизацию естественных сис­тем, он подчеркивает, что биологические и социальные системы представляют собой самоорганизацию динамики когерентных сис­тем. Нелинейная неравновесная термодинамика имеет дело с новым уровнем макроскопического порядка — уровнем кооперации, спон­танного формирования и эволюции структур. Обращаясь к термоди­намике диссипативных структур, он отмечает, что равновесие экви­валентно состоянию стагнации и смерти, а отклонение от равновесия характерно для самоорганизующихся процессов, осуществляющих обмен веществом и энергией со средой, т.е. для процессов метаболиз­ма. Янч обобщает такого рода динамические системы и говорит об автопоэзисе, т.е. о самопроизводстве. Автопоэтические системы, по его словам, выражают фундаментальную дополнительность струк­тур и функций, устойчивости и пластичности, присущую динамиче­ским отношениям, благодаря которым и делается возможным само­организация.

Автопоэтическая система автономна относительно среды. Янч рассматривает процессы коэволюции с разных точек зрения — от коэволюции макро- и микромира до социокультурной коэволюции. Касаясь проблем стандартной космологической модели эволюции Вселенной, он характеризует эволюцию как процесс, нарушающий симметрию (Symmetry — breaking process), фиксирует нарушение симметрии между физическими силами — гравитацией, электро­магнетизмом, сильным и слабым ядерными взаимодействиями. «Не­посредственным следствием нарушения симметрии физических сил является симультанность макро- и микроэволюции в универсуме. Макроскопические структуры создают среду для микроскопических структур и оказывают влияние на эволюцию или делают ее возмож­ной. И наоборот, эволюция микроструктур (ядерных, атомных и молекулярных) является решающим фактором в формировании и эволюции макроструктур». Янч специально обсуждает и процессы коэволюции между биохимическими и биосферными структурами. После возникновения органических молекул следующий шаг состо­ит, вероятно, в формировании диссипативных, метаболических структур, которые призваны играть решающую роль в формировании биополимеров и предклеточной эволюции. «Возникновение способ­ности к самопроизводству объясняется моделью гиперцикла, в част­ности, в симбиозе на молекулярном уровне». Разделяя два аспекта генетической коммуникации — горизонтальный, присущий одно­клеточным прокариотам, и вертикальный, связанный с самопроиз­водством, Янч обращает внимание на то, что жизнь, представленная прокариотами, сама создает условия своего существования, форми­руя атмосферу, богатую кислородом. Трансформация макросистемы создает предпосылки для развития более сложных форм жизни. Био­логическая среда и атмосфера, будучи саморегулирующейся, автопо­этической системой, стабилизировалась 1,5 млрд. лет тому назад и создала условия для поддержания сложных форм жизни на Земле, для возникновения эукариотов, или клеток с ядром. Обсуждая вопрос о происхождении эукариотов, Янч отмечает, что эукариоты пред­ставляют собой новый уровень координации, новый уровень автопо­этической системы. Для эукариотов характерны сексуальность, гете-ротрофность (т.е. способность жить за счет других биоорганизмов), смерть или деволюция в онтогенезе. Все эти характеристики идут наряду с развитием многообразия, в частности, с возникновением многоклеточных организмов с присущей им метаболической комму­никацией. «Принцип самовоспроизводства, который имеет решающее значение для жизни, основывается не на передаче вещества, а на передаче информации. Точнее, это — программы, которые передают и которые управляют формированием структур — не только матери­альных структур, но и структур отношений и процессов, другими словами, динамичных пространственно-временных структур

Особый тип коэволюции связан с макро- и микросистемами жиз­ни. Возникновение эукариотов дает начало эпигенетическому разви­тию, избирательной утилизации генетической информации, индиви­дуальному «конструированию» отношений со средой, которая моди­фицируется организмом в экологическую нишу, находящуюся в состоянии коэволюции с изменениями других ниш. Их связь пред­ставлена в понятии экосистема. Эпигенетическое развитие отража­ется в генетических измерениях. Обсуждая проблемы социокультурной эволюции, Янч обращает внимание на процессы генетической и метаболической коммуникации, в частности, на роль нервной систе­мы и мозга. С ними связаны различные формы символического выра­жения — от символической репрезентации организма до символиче­ской реконструкции внешнего мира. Характеризуя сознание как ди­намический принцип, Янч вычленяет различные уровни познания:

организмическое, рефлексивное (в частности, апперцепцию, позво­ляющую сформировать альтернативные модели реальности) и само­рефлексивное сознание (с его решающим компонентом — предвиде­нием). Причем сознание для него это качество самоорганизации ди­намических процессов, характерных для системы и ее отношений со средой.

Системная теория эволюции, или системный эволюционизм, развиваемый Янчем, основывается на ряде фундаментальных прин­ципов: 1) самотрансцендирование, которое объясняет эволюцию (эволюция - это результат самотрансцендирования на всех уров­нях), творчество и свобода, 2) открытость эволюции; 3) циклическая организация как системная логика диссипативной самоорганизации и особенно жизни; 4) многообразие систем — от автопоэтических, саморегенерирующихся систем до систем, обладающих ростом, причем, коэволюция трансформирует циклическую организацию само­организующихся систем в спираль, которую можно наблюдать за длительное время; 5) такие ультрациклы являются моделью процес­сов обучения, которые можно описать как коэволюцию систем, акку­мулирующих опыт.

Янч вычленяет различные фазы в коэволюции макро- и микро­косма: химическую — биологическую — социобиологическую — экологическую и социокультурную эволюции. Эти фазы характеризуются различными типами акта коммуникации и взаимодействия:

метаболическая коммуникация играет важную роль во второй фазе эволюции. Эволюция саморефлексивного сознания выражается в со­циальных и культурных измерениях. Эволюция сознания связана с передачей и использованием информации опыта, корреспондирующейся с семантическим контекстом или с контекстом смысла. Эволю­цию сложных форм жизни и ментальных способностей Янч описыва­ет как эволюцию эволюционных процессов, или как метаэволюцию. Эволюция человека рассматривается им как многоуровневая реаль­ность, в которой эволюционная цепь автопоэтических уровней суще­ствования появляется в иерархическом порядке. Эта многоуровневая реальность автономная и творческая по своему характеру. Динами­ческими параметрами эволюционного процесса, по Янчу, являются интенсивность, автономия и смысл.

Мы столь подробно остановились на концепции Э. Янча, потому что она представляет собой наиболее обобщенную философскую кон­цепцию самоорганизации природы, причем идея самоорганизации и коэволюции в ней тесным образом взаимосвязаны. Сама идея само­организации, или диссипативных структур, важна в его концепции для анализа структур консервации информации, объясняющих «за­травку», «спусковой механизм», позволяющий перейти к новому уровню эволюции. Взаимоотношение изменчивости и устойчивости, понятое как механизм эволюции, получило в работе Янча значение механизма коэволюции — сопряженной эволюции различных про­цессов и структур, которая развертывается в незамкнутых кругово­ротах, расширяющихся спирально. Подход, развитый Янчем, можно назвать системным эволюционизмом, сочетающим в себе анализ градаций уровней диссипативных структур с осмыслением эволюци­онных изменений, их дополнительности. Причем, для Янча измен­чивость первична, что находит свое выражение в анализе «встречи» (динамике сродства), динамической памяти и нарушений симмет­рии.

 

 

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: