Файл: Реферат по дисциплине Современные проблемы в биологии.docx

В это же время происходит одно из самых значительных событий для всего биологического познания, создается синтетическая теория эволюции (СТЭ). Происходит синтез дарвинизма и генетики, особым момент в развитии СТЭ следует считать замену типологического (организмоцентрического) мышления, в котором объектом эволюции выступает организм, на популяционное.

Формализация биологических теорий продолжилась и далее, в 1937 г. Вуджер Д. в монографии «Аксиоматический метод в биологии» предпринял попытку сформулировать биологические проблемы при помощи символической логики. Свою цель он усматривал в создании точного и полностью контролируемо­го языка, позволяющего систематизировать биологические знания.

В 40-ых и 50-ых годах XX века в теоретической биологии продолжается развитие намеченных ранее программ. Наряду с математическими методами и системными исследованиями получают свое широкое распространение методы физического и химического анализа. До середины 1940-ых гг. биохимия развивается относительно независимо от генетики, изменение в направлении их тесного взаимодействия произошло после того, как биология перешла от белковой к нуклеиновой трактовке гена. Созданная Кольцовым Н.К. концепция матричного воспроизведения биологических макромолекул и другие его идеи, опубликованные в 20-е и 30-е годы, были развиты и распространены его учениками.

Таким образом, можно констатировать, что к середине XX века подход исследователей к проблемам теоретизации биологического знания с четких логических позиций точного естествознания стал доминирующим. Наметились основные направления развития теоретической биологии: 1) физико-химическое; 2) эволюционное; 3) системное.

2.2. Конец ХХ века

В истории теоретической биологии 1960-ые и 1970-ые годы многие исследователи оценивают, как «пик» ее развития. Действительно, в этот период предпринимались решительные попытки в решении проблемы создания теоретической биологии. Дискуссия о теоретической биологии объединила самых разных специалистов, вышли коллективные работы и сборники, новые монографии и периодические издания

Очередная попытка объединить складывающиеся различные направления общей теории жизни была предпринята в 60-е – 70-е годы. Апогеем этого периода явилось создание фундаментальных трудов «Теоретическая и математическая биология» и «На пути к теоретической биологии» «разработать мощную систему основных конструктов такой глубины и широты, чтобы частные явления можно было объяснить дедуктивным путем как логические следствия небольшого числа фундаментальных принципов». Они утверждали, что в биологических науках последнего времени все теории и гипотезы можно поделить на две главные категории – физико-химические и биологические, причем окончательное научное объяснение жизни должно стать биологическим. В рассматриваемый период наряду с системным активно развивается информационный подход. Действительно, теория информации завоевала прочные позиции в теоретической биологии на всех уровнях исследования живой материи биологии.

---

Действительно, информационные процессы играют важнейшую роль в организации жизнедеятельности. Существует мнение, что они вообще характерны именно для живых систем. Многие ученые-биологи воспринимали теорию информации как реальный путь к созданию такой же строгой теоретической биологии, как теоретическая физика. «Критерий живого надо искать в каких-то качественных признаках целостной организации биосистем, функционирующих на всех уровнях иерархии живой системы. К выяснению качественных признаков организации биосистем следует подходить с точки зрения их информационных характеристик, ибо внутренние и внешние вещественно-энергетические процессы биосистем регулируются информационными программами и связями. Информационные характеристики биосистем следует рассматривать как содержание их организации, отражающее все их внутренние и внешние признаки». Важнейшим подходом к понятию информации явилось появление кибернетики, как науки об управлении и связях в живых организмах. Одним из фундаментальных положений этой теории явилось понятие «обратной связи» и разработка принципа управления по отклонению фактического состояния управляемого объекта от заданного, что явилось важнейшим доказательством информационного характера процессов регулирования и управления в биологии. Однако большие надежды, которые возлагались на кибернетику как новую фундаментальную общебиологическую науку, не оправдались. Развитие теории биологической эволюции на базе продолжающегося усовершенствования методологии показывает ее важнейшее значение в совершенствовании теоретической биологии, но одного эволюционного подхода явно недостаточно для познания сущности жизни. Дальнейшее изучение научной картины мира показало, что эволюционные процессы свойственны всем объектам материального мира, что позволило разработать современную концепцию универсального (глобального) эволюционизма

3.ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ

Прилагая общую теоретическую биологию к человечеству как одному из видов живой природы, получаем телеологию общества – теоретическую социологию. Итак, мы очертили базис теоретической телеологии как науки. Он слагается из следующих компонент.

1. Основные понятия, их дефиниции: жизнь, цель, целесообразность. Здесь предложено новое решение Основного Вопроса Биологии (ОВБ), постулирующее целесообразность как чисто, специфически биологический принцип, не сводящийся к причинности (в отличие от дарвинизма) или к случайности. Принцип целесообразности является категориальным основанием теоретической биологии, из которого вся она вытекает и вырастает. Этот принцип открыт еще Аристотелем в форме целевых или конечных причин, т. е. как особая форма закономерности. В XVIII в. под влиянием ньютоновой механики, послужившей зародышем эпохи Просвещения, все естествознание стремились объяснить причинностью, механически, т. е. свести к гравитации, в т. ч. электромагнетизм, химию, биологию и социологию. В биологии таким явилось учение Ламарка с его первой теорией эволюции, которая в XIX в. сменилась теорией Дарвина. Электромагнетизм не удалось свести к гравитации, и этот Основной Вопрос Физики разрешился постулированием его особой, немеханической, негравитационной природы при сохранении принципа причинности. В ХХ в. эта история повторилась с постулированием новой природы ядерных сил, которые не удалось свести ни к гравитационным, ни к электромагнитным силам (причинам). Между прочим, таблица химических элементов Менделеева исторически основана на их весе, т. е. на гравитации, и успешно вписывается, казалось бы, в механистическую парадигму. На самом деле массы атомных ядер жестко

---

коррелируют с их электрическим зарядом, а химия больше вписана в электромагнитную парадигму, т. к. гравитационные взаимодействия в химии пренебрежимо, тысячекратно малы по сравнению с электромагнитными взаимодействиями и не учитываются. Предлагаемое решение ОВБ, хотя и аналогично в какой-то мере, выбивается из этого физического ряда, основанного на принципе причинности (а также и случайности в квантовой механике), и отделяет биологию от химии и физики принципиально. Если химия выводится из физики и основывается на ней, то биология из них не выводится, хотя и основывается на них. Первые простейшие живые системы возникают случайно при некоторых необходимых условиях (первичный бульон Опарина и т. п.), но, раз возникнув вместе со своими первичными биологическими свойствами и законами, они начинают борьбу за жизнь и побеждают в ней при благоприятных условиях. Случайность здесь понимается как беспричинность.

2. Основные телеологические законы. Телеологических законов бесконечно много соответственно каждому из членов ряда основного телеологического уравнения (1).

Е(t) = E0 + (dE/dt)*t + (d2E/dt2)*t2 /2!+ … + (dnE/dtn /n!) * tn /n! + ..., (1)

где для телеологии Е – существование (жизнь) или целесообразность как приспособленность, dnE/dtn = dnE(t)/dtn – производная n-го порядка от Е(t) по времени t в момент t = 0, n! = 1*2*3*…*n.

Если какая-нибудь производная в (1) - константа, не зависящая от времени, то все следующие производные более высоких порядков равны 0. Пусть Е(t) - путь, проходимый телом за время t (или состояние, местоположение тела в момент t) и первая производная - скорость тела – константа: v(t) = v0. Тогда ускорение равно 0 (2-я производная = 0 для всех t и все последующие производные от 0 также = 0), в ряду остается всего 2 члена, и получаем уравнение равномерного прямолинейного механического движения с постоянной скоростью v(t) = dE(t)/dt = v0:
Но роль и значение их быстро убывает от начала ряда так, что практически достаточно ограничиться двумя или тремя из первых, аналогично теоретической механике: закону инерции (статики и равномерного прямолинейного движения) и закону постоянного ускорения. Таковы первый закон телеологии (основная цель – жизнь) и второй (цель жизни – упрочение жизни), производный от первого (производная 1-го порядка в уравнении, скорость в механике). Третий, не входящий в уравнение системный закон, как закон воспроизведения – форма первого закона, а как закон размножения – форма второго. Если жизнь элемента конечна во времени, то, благодаря третьему закону жизнь множества (системы) воспроизводящихся элементов не ограничена и стремится в бесконечность. Телеологические законы биологии принципиально отличаются от законов механики. В механике законы представлены равенствами – постоянными коэффициентами членов универсального уравнения, законы телеологии – неравенства, требования к переменным коэффициентам уравнения, которые живая система может изменять, управляя ими и своим состоянием покоя или движения для достижения своих целей. Поэтому жизнь как форму движения можно определить, как целесообразное самодвижение.

---

3. Основные телеологические теории. Простейшей, но исключительно эффективной такой теорией является основное уравнение телеологии, описывающее состояние – покой, движение и развитие, т. е. общую эволюцию живой системы или ее параметра (признака) со временем. Это может быть эволюция (траектория, линия жизни, состояния, местонахождения живой системы) в евклидовом пространстве с декартовой системой отсчета - механическая эволюция без развития, или это может быть эволюция в аристотелевом пространстве признаков с гегелевой системой отсчета с прогрессивным или регрессивным развитием системы признаков живой системы. Так, что признаки могут зарождаться (новые), развиваться и отмирать (старые) эволюционно или революционно (кусочно-непрерывные или разрывные математические функции). Одной из таких телеологических теорий является дарвинизм – теория происхождения видов естественным отбором, теория прогрессивного развития живой природы, вторая теория биологической эволюции или просто – теория эволюции. При этом эволюция вида, популяции, ее части, индивида или особи завершается приспособлением, приспособленностью к среде обитания. Кроме этой, первой формы эволюции – приспособления живой системы к среде, есть вторая форма эволюции – приспособление живой и неживой среды к живой системе, имеющая ведущее, преобладающее значение у единственного вида живой природы – человека, сделавшая его царем природы. Наиболее эффективной формой приспособления среды является производство средств существования (потребления) человека и кратко это формулируется в экономике - одной из наук социологии так: общество существует производством.

Т. о., теоретическая биология – теоретическая телеология или просто телеология, как любая наука или учение, состоит из понятий (их дефиниций), законов состояния - покоя (сохранения) или движения (изменения), и основанных на понятиях и законах логических (качественных) и математических (количественных) теориях. Теория покоя – статика, теория движения – динамика. Первопонятия и первозаконы являются аксиомами, т. к. не могут быть выведены из вторичных понятий и законов, и обоснованы общественной практикой, опытом и экспериментом: наглядностью, «очевидностью». Целесообразность как первопринцип биологии представляется синтезом причинности и случайности – случайной причинностью или причинной случайностью – особой формой закономерности, отнятой, «отжатой» жизнью, живыми системами у случайности как дополнительная закономерность. При этом случайность определяется как беспричинность.

---

4.АКСИОМЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ

В одной из последних и наиболее удачных попыток живое характеризуется следующими особенностями, сформулированными Б.M.Медниковым (1982) в виде аксиом теоретической биологии:

1. 
   Все живые организмы оказываются единством фенотипа и программы для его построения (генотипа), передающейся по наследству из поколения в поколение (аксиома А.Вейсмана).
   
2. 
   Генетическая программа образуется матричным путем. В качестве матрицы, на которой строится ген будущего поколения, используется ген предшествующего поколения (аксиома И.К.Кольцова).
   
3. 
   В процессе передачи из поколения в поколение генетические программы в результате различных причин изменяются случайно и ненаправленно, и лишь случайно такие изменения могут оказаться удачными в данной среде (1-я аксиома Ч. Дарвина).
   
4. 
   Случайные изменения генетических программ при становлении фенотипа многократно усиливаются (аксиома Н.В.Тимофеева-Ресовского).
   
5. 
   Многократно усиленные изменения генетических программ подвергаются отбору условиями внешней среды (2-я аксиома Ч.Дарвина).
   

Из перечисленных аксиом можно вывести, по-видимому, все основные свойства живой природы. Рассмотрим лишь некоторые свойства, имеющие прямое отношение к процессу эволюционного развития.

Дискретность и целостность– два фундаментальных свойства организации жизни на Земле. Живые объекты в природе относительно обособлены друг от друга (особи, популяции, виды, экосистемы и т.п.). Любая особь многоклеточного животного состоит из клеток, а любая клетка и одноклеточные существа– из определенных органелл. Органеллы состоят из дискретных, обычно высокомолекулярных, органических веществ, которые, в свою очередь, состоят из дискретных атомов, элементарных (тоже дискретных!) частиц. В то же время сложная организация немыслима без взаимодействия ее частей и структур – без целостности. Целостность биологических систем качественно отличается от целостности неживого прежде всего тем, что целостность живого поддерживается в процессе развития. Живые системы– открытые системы, они постоянно обмениваются веществами и энергией со средой. Для них характерна отрицательная энтропия (возрастание упорядоченности), увеличивающаяся, видимо, в процессе органической эволюции. Вероятно, что в живом проявляется способность к самоорганизации материи.

Среди живых систем нет двух одинаковых особей, популяций и видов. Эта уникальность проявления дискретности и целостности живого основана на замечательном явлении конвариантной редупликации.

---