книги / Системный подход в современной науке

га идей к исследованию феноменов происхождения и сущности жиз­ ни со всей очевидностью высветило особую значимость информаци­ онных аспектов живого14. Но рассмотрение информации, «упакован­ ной» в виде наследственных программ и «текстов», потребовало на­ ведения мостов с такими сугубо гуманитарными сферами и наука­ ми, как лингвистика, семиотика и даже герменевтика. С другой сто­ роны, разработка эволюционно-генетических моделей сложного по­ ведения (особенно социального) породило социобиологию и целый комплекс дисциплин биолого-гуманитарного профиля: биоэтику, биоэстетику, биополитику и др. Мы являемся свидетелями углубля­ ющегося взаимодействия научными областями, еще в начале века казавшимися полностью разобщенными. Возникающие в русле это­ го движения теоретические построения столь своеобразны, что с трудом поддаются логическому прояснению методами традицион­ ной методологии науки.

В то же время внутри самой методологии наблюдаются глубокие схождения постпозитивистских (выросших все-таки главным образом на анализе естественно-научного знания) и постмодернистских (по­ рожденных главным образом сферой гуманитарного знания) веяний и тенденций. Все это сплетается и переплетается в некоторый прин­ ципиально новый научно-эпистемологический комплекс, должное уяснение логической природы которого — дело ближайшего будуще­ го. Во всяком случае, только в контексте глубокой методологической проработки этих новых тенденций можно ожидать новой и действи­ тельно перспективной формы постановки самой проблемы дальней­ шей теоретизации биологической науки15.

вания по общей теории систем. М., 1969. С. 25. 5 Там же. С. 28.

6 Бернал Дж. Возникновение жизни. М.( 1969. С. 15. 7 Равен X. Оогенез. М., 1964. С. 267.

8 См.: Теоретическая и математическая биология. М., 1968; На пути к теорети­ ческой биологии. 1. Пролегомены. М., 1970.

9 Бернал Дж. Молекулярная структура, биохимическая функция и эволюция II Теоретическая и математическая биология. С. 110.

10 Smart J.J. Philosophy and Scientific Realism. London, 1963. P. 52. 11 См., напр.: Рьюз M. Философия биологии. М., 1977.

12 Борзенков В.Г., Северцов А.С. Теоретическая биология. М., 1980.

13 ЭбелингВ., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции. Синергети­ ческий подход. М., 2001.

н Корогодин В.И., Корогодина В Л . Информация как основа жизни. Дубна,

2000.

15 Методология биологии: новые идеи. Синергетика. Семиотика. Коэволюция.

М.,2001.

Н.Н. Марфенин

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ЦЕЛОСТНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Чтоб что-нибудь живое изучить, Его сначала убивают, Затем на части разнимают, Но связи жизненной, увы, так не постичь.

Гёте

Целостность как особое свойство материи издавна привлекала к се­ бе пытливых исследователей. Но сменялись поколения ученых, а про­ гресс в этой области познания оставался на удивление ничтожным.

Более всего целостность заметна у живых организмов, и проявля­ ется она в особых свойствах целого, отсутствующих у его частей, а также в неразложимости организма на совокупность независимо существующих частей. Органы и части тела не способны самостоя­ тельно сохраняться вне организма, а сам он обладает такими удиви­ тельными свойствами, как движение, размножение, закономерное развитие, поведение и смерть, которые не известны за пределами живого и не могут быть объяснены исходя из каких-то собственных свойств составляющих его веществ.

Несводимость целого к совокупности свойств частей присуща не только живым существам. У любого косного объекта — будь то про­ стая куча песка, лужа или различные устройства и сооружения, со­ зданные людьми, — свойства целого не сводятся к сумме свойств со­ ставляющих его частей. Действительно, свойства воды невозможно вывести из свойств атомов кислорода и водорода, так же как и суть хронометра невозможно обнаружить ни в одной из его многочислен­ ных деталей. Поэтому проблема целостности вовсе не ограничивает­ ся какой-то «одухотворенностью» живого, а касается всего мирозда­ ния, имея всеобщее значение.

Тем не менее целостность организма проявляется намного ярче любого, даже самого сложного неживого объекта, а на высшем уров­ не эволюции живой материи достигает качественно нового состоя­ ния — возникает сознание. Человеческое мышление и самовосприятие не удается разложить на отдельные физиологические, клеточ­ ные или молекулярные составляющие, хотя в биологии научились ре­ гистрировать электрические импульсы нервных клеток, справились со сложной анатомией мозга, а достижения современной молекуляр­ ной биологии просто поражают воображение.

Познание феномена целостности за всю историю науки мало про­ двинулось вперед, что само по себе настораживает и требует внима­ тельного анализа. Фундаментальных подходов к решению этой про­ блемы было не меньше трех: 1) теологический, 2) философский и 3) естественно-научный. Каждый из них использовал свои методы.

Теологический подход имел возможность объяснить все формы целостности, включая сознание, проявлением воли Всевышнего. Это избавляло на время от поиска реальных причин целостности, хотя и при таком подходе возникали свои проблемы.

Интересна в этой связи история открытия вегетативного размно­ жения у животных. В XVIII в. Абраам Трамбле экспериментально до­ казал, что обыкновенная гидра, обитающая в прудах, питается пло­ тоядно, а следовательно, является животным, а не растением. В то же время, если ее разрезать на части, то гидра не погибает, а из фраг­ ментов ее тела развиваются новые особи. Открытие вызвало сенса­ цию не только среди биологов, но и во всем просвещенном мире. Ев­ ропейские монархи обязывали специально докладывать им о послед­ них результатах изучения гидр. Такое повышенное внймание к обыч­ ному биологическому явлению объяснялось несоответствием частно­ го научного факта догмату неделимости души, утвердившемуся в теологии. Доказательство животной природы и делимости гидры противоречило основам теологической концепции мироздания, со­ гласно которой животное имеет душу, а растение нет. Представление о душе, обеспечивающей целостность организма, объясняло явле­ ние, которое научными методами познания объяснить в то время бы­ ло невозможно. Однако открытие вегетативного размножения у жи­ вотных подрывало стройность теологической трактовки целостности.

Материалистическая философия пыталась справиться с пробле­ мой целостности диалектически, что нашло отражение даже во вкпю-

чении понятий «целое» и «часть» в систему категорий диалектического материализма. Тем не менее общепринятых дефиниций этих по­ нятий так и не существует. Более того, большинство авторов, посвя­ тивших свои философские работы выяснению закономерностей и свойств целостности, обошли стороной само определение исход­ ных дефиниций.

При рассмотрении частей с точки зрения целостности в первую очередь указывается на условность выделения частей в целом. «Часть не есть нечто пространственно отделимое от целого» и зако­ номерности взаимодействия не локализованы в каких-либо «атомах» пространства, перемежающихся «пустотой». Пространственная выделенность частей связана лишь с относительной внутренней замк­ нутостью процессов в них, с наличием у частей целостности. Целое не может быть аморфно и монолитно. Всякое целое внутренне рас­ членено и неоднородно, предполагая, таким образом, существование частей. Это вытекает из более общего положения о пространствен­ но-временной структуре объективного мира как формы существова­ ния его качественного многообразия.

Таким образом, уже на этапе философского анализа феномена целостностности наиболее продвинутые исследователи предостере­ гали от попыток постижения целого с точки зрения взаимодействия частей и не потому, что, как экспериментально показал великий эм­ бриолог Ганс Дриш (1915), целое не равняется сумме свойств частей его составляющих, а вследствие самой условности выделения в це­ лом частей. «Встречающееся в литературе определение целого как чего-то «большего» суммы частей является неправильным. В количе­ ственном отношении целое больше части, но не больше суммы час­ тей; в качественном отношении оно иное... Качество (каковым явля­ ется целое) не может быть ни «больше», ни «меньше»...»1.

Тем не менее ясный и последовательный философский вывод бы­ ло сложно применить в практике естественно-научных исследований. Как изучать целое, не выделяя в нем частей? Как соотносить разные уровни организации с их не сводимыми друг к другу свойствами? Фи­ лософский анализ вскрыл сложности познания, но не смог предло­ жить способов решения исходной задачи.

В области естественных наук проблема целостности долгое вре­ мя затрагивалась только опосредованно. Так, триумф клеточной теории и влияние эволюционистских идей сказались в выделении трех уровней

индивидуальности — клеточного, организменного и колониального, а также в предположении, что каждый последующий уровень возник из предыдущего. Считалось, что объединение организмов может дать сверхорганизм, т. е. организм более высокого порядка сложности. Ко­ лонии стали примером того, как это могло произойти. Прогрессивную идею интеграции экстраполировали неоправданно широко.

Так, Геккель в «Общей морфологии организмов», следуя модным для его времени воззрениям, дает лестницу усложнения организации живых существ: клетка — орган — «прозопа» (многоклеточный орга­ низм, обладающий органами) — «кормус» (колония многоклеточных организмов). Каждый этап в этой лестнице знаменуется объединени­ ем более примитивных особей. Поэтому, несмотря на отсутствие ка­ ких-либо фактических подтверждений и абсурдность самого предпо­ ложения, можно было, например, считать, что органы многоклеточ­ ных существ когда-то были самостоятельными организмами. Идея объединения индивидуумов в особь высшего порядка казалась пер­ спективной для объяснения прогрессивного усложнения организа­ ции. Однако в то же время она несла в себе и внутреннее противоре­ чие, так как не давала ответа на вопрос, как может особь (колония) состоять из множества других особей (зооидов). Это противоречие ясно выявляется в высказывании Исидора-Жоффруа Сент-Илера: «Как индивидуум община представляет самостоятельную единицу и в то же время ведет коллективное существование; это собрание иногда бесчисленного множества индивидуумов; вместе с тем общи­ на должна быть рассматриваема сама по себе как один индивидуум, как одно, хотя сложное, существо... она составлена из непрерывно связанных, зависящих друг от друга частей, представляющих отрез­ ки от одного целого, хотя каждая из этих частей сама по себе есть более или менее резко обособленное целое, являющееся членом од­ ного и того же тела; каждая часть составляет организованное тело, целое в миниатюре. Таким образом, вся община ведет реальное, от­ дельное и, следовательно, индивидуальное существование, если только верно, что индивидуальность есть нечто, дающее существу от­ дельную от всякого другого существа жизнь»2.

В этом длинном высказывании с несколькими повторами автор пытается примирить противоречивость сосуществования целого в це­ лом. Но это ему не удается, так как совершенно верное определение индивидуальности, данное им в конце, разрушает его же собствен­ ные построения. Действительно, если индивидуальность дает суще­

ству «отдельную от всякого другого существа жизнь», то какими же особями (индивидуумами) могут быть зооиды?

Впрочем, далее Сент-Илер предлагает диалектический подход к решению этого противоречия: «Анатомическое слияние и, следова­ тельно, физиологическая солидарность соединенных индивидуумов могут быть ограничены в известных пунктах и в некоторых жизнен­ ных функциях или распространяться почти на всю совокупность ор­ ганов и функций. Могут встречаться также все промежуточные сту­ пени между крайними формами; путем неуловимых оттенков совер­ шается переход от организованных существ, у которых входящие в ассоциацию члены живут почти независимой жизнью и отчетливо различаются друг от друга, к иным, где жизни сливаются и поставле­ ны во взаимную зависимость, и далее к тем, где все жизни смешива­ ются в одну общую жизнь, где, собственно говоря, все отдельные ин­ дивидуальности исчезают в одной коллективной»3.

Г Спенсер (1870) высказал предположение, что при вегетатив­ ном размножении возникающие простым делением или почкованием особи могут при некоторых обстоятельствах не расходиться, остава­ ясь соединенными с прародительницей и образуя таким образом по­ стоянные колонии. Эта идея была блестяще развита знаменитым оте­ чественным зоологом и непревзойденным сравнительным анатомом В.Н. Беклемишевым (1964). Он показал, что появление особых свойств целого на следующем структурном уровне теоретически мо­ жет происходить путем постепенного ослабления индивидуальности входящих в ассоциацию особей при параллельном усилении индиви­ дуальности самой ассоциации. В качестве примеров были использо­ ваны ряды из различных колониальных животных и морфологичес­ кие показатели индивидуальности, т. е. полноценности организма.

Итак, в течение всего XIX в. и до середины XX в. происхождение многоклеточных, т. е. возникновение более высокого структурного уровня, пытались объяснить через соединение независимых объек­ тов друг с другом и последующую интеграцию этой ассоциации с од­ новременной дифференцировкой частей и утерей ими первоначаль­ ной собственной целостности.

Надо отметить, что существовала и другая гипотеза происхожде­ ния многоклеточных путем «целлюляризации», согласно которой

«многоклеточное состояние возникло в результате умножения ядер, вокруг которых затем обособились участки плазмы»4. В этом вариан­

те целостность многоклеточного организма не возникает путем инте­

грации индивидуумов (особей), а наследуется от одноклеточного ор­ ганизма. Сторонниками этой гипотезы были многие известные биоло­ ги, такие, как: Седжвик, Деляж, Хаджи, Паке, Де Бир и др., противни­ ками — не менее известные ученые: И.И. Мечников, А.В. Иванов и др. Обе альтернативные гипотезы, по моему мнению, не были в достаточ­ ной степени подкреплены фактами и поэтому оставались в значитель­ ной мере умозрительными. Однако в гипотезе целлюляризации снята проблема происхождения целостности в силу того, что все усложне­ ние организма происходит в рамках уже существующего целого.

Специальные исследования целостности на биологических объек­ тах долгое время были разрозненными и фрагментарными. Лишь в последние 20 лет удалось добиться определенного успеха благода­ ря целенаправленному изучению колониальных беспозвоночных — прежде всего из группы гидроидов и кораллов (Hydrozoa, Anthozoa). Полученные факты опровергают ложное представление, восходящее еще к Ж.-Б.Ламарку, о формировании колонии за счет «способности многих полипов срастаться между собой». Нет оснований полагать, что колонии когда-либо происходили таким путем. Колониальный тип строения возникает благодаря неотделению дочерних зооидов от ма­ теринского. В этом принципиальное отличие от гипотезы постепенно­ го ослабления «индивидуальности» членов колонии по мере их инте­ грации в целостную колонию. До момента отделения полипа он не об­ ладает индивидуальностью особи. Следовательно, неотделившиеся полипы — всего лишь недоразвитые особи, остающиеся частями ма­ теринского тела.

Рассмотрим два способа изучения и познания объекта, морфоло­ гический и онтогенетический. Мы берем сложный объект и хотим по­ нять, как он устроен и функционирует.

Используя морфологический метод, мы вначале описываем раз­ меры, форму, особенности внешнего вида объекта, концентрируя внимание на всех различимых частях (отдельностях). Так же мы по­ ступаем и при изучении внутреннего строения. Результатом подобно­ го исследования становятся описание состава (т. е. перечня частей) и структуры объекта (т. е. взаимного пространственного расположе­ ния частей). В своих формулировках мы невольно характеризуем ма­ териальный объект через части, которые мы смогли различить. Уже на этих первых шагах морфолого-анатомического познания мы вы­ нужденно совершаем ошибку, низводя целое к совокупности неких деталей, которые на самом-то деле таковыми не являются.

В лучшем положении оказывается эмбриология, основным мето­ дом познания которой является описание развития организма (онто­ генетический подход). Эмбриолог видит, как каждый будущий орган возникает изнутри целого — например, основные члены образуются

ввиде крошечных выпячиваний, которые по мере роста превратятся

вконечности. Таким же путем происходят внутренние органы, кото­ рые начинаются с группы клеток в ряду подобных, а затем приобре­ тают некую различимую форму, специализацию, собственную струк­ туру. Лишь по ходу развития мы назовем их частями, отдельностями или даже «деталями», но в начале формирования подобную «деталь» невозможно распознать в недифференцированном целом. При таком онтогенетическом подходе эмбриологического исследования состав

иструктура развивающегося организма оказываются непостоянны­ ми, а структура целого описанной по принадлежности каждой части (системы органов) надсистемному уровню. Структурированность це­ лого оказывается не абсолютной, а относительной. Целое остается существовать во взаимосвязанных оформившихся органах.

Теперь можно утверждать, что особь не возникает в результате объединения других особей ни исторически, ни в своем индивидуаль­ ном развитии. Нельзя считать особью почку дочерней гидры — она всего лишь часть материнского тела. Также и дочерняя гидра, сфор­ мированная наполовину или на 3/4, остается принадлежностью мате­ ринского организма. Она 1) не имеет завершенного строения (до пол­ ного отделения отсутствует подошва), 2) не может переместиться

впространстве, 3) физиологически связана с материнским телом, так как они обладают единой внутренней средой, через которую осуще­ ствляется обмен веществ, 4) представляет с матерью субстанциаль­ но целостное тело. Поэтому неотделившаяся почка или зооид оста­ ются частью матери, а целостность материнского организма таким путем передается всей колонии.

Не следует путать рассматриваемые варианты роста колонии и ве­ гетативного размножения с внутриутробным развитием плода у мле­ копитающих. В последнем случае плод, развившийся из оплодотво­ ренной яйцеклетки, с самого начала представляет собой отдельный полноценный организм, в котором потенциально имеются все необхо­ димые структуры. Чаще всего он еще и отличается от матери генети­ чески. Присутствие зародыша в утробе матери скорее подобно вре­ менному паразитированию, чем развитию части внутри целого. Поэто­ му и финал подобного сосуществования неизбежен в виде отторже­

ния созревшего плода. Он никогда не может остаться в постоянной те­ лесной и физиологической связи с материнским организмом.

Идея объединения частей в целое механистична, а в случае живых объектов ошибочна. Части возникают в организме внутри его плоти, под «покровительством» существующей целостности. Предположение о возможности объединения частей внутренне противоречиво. Целое не пользуется готовыми частями. В этом случае части с тем же успе­ хом могли бы не только соединяться вместе, но и выходить из целого. Этот вариант целостности присущ неживой природе. В ней динамиче­ ское равновесие примитивно: синтез и распад — равновероятные со­ бытия, зависящие от локального стечения обстоятельств. В живом це­ лое перерабатывает «заготовки» (поступающие части), разлагает и пе­ рестраивает их. Это и есть суть питания, свойственная живому с моле­ кулярного уровня. Из переработанных заготовок в целом формируют­ ся новые части, которые исходно неполноценны, а потому не могут су­ ществовать вне целого. Поэтому целое неразложимо на части. Для нас принципиально важно, что части органического целого — обязательно продукты самого целого, пройденные через него. Это отличает живое от неживого, объясняет невыделимость частей и несводимость целого к сумме свойств частей. Части, будучи изначально ущербными, лише­ ны самостоятельности и не обладают собственными свойствами: их свойства проявляются только в составе целого.

В живом организме части иногда могут по мере своего развития становиться все более самодостаточными и даже выходить из соста­ ва родительского организма, превращаясь в независимые организ­ мы, как это наблюдается при вегетативном размножении. До момен­ та отделения такие части еще не обладают всеми свойствами цело­ го, но способны их приобрести путем регенерации недостающих ор­ ганов после того, как станут полностью независимыми.

Особь, в свою очередь, может терять отдельные части, оставаясь жизнеспособной. Это достигается благодаря а) дублированию частей и б) способности к их регенерации.

Экспериментальные исследования показали, что в отделившемся от гидры дочернем полипе вначале происходит формирование недо­ стающих частей тела (подошвы), только после этого он становится полноценной особью. Так же и при разделении колонии гидроидов на фрагменты они остаются жизнеспособными, но регенерируют недо­ стающие составляющие: если отрезать побег, то в первую очередь восстановится столон, а если оставить голый столон, то на нем преж­