Принципы биологической эволюции

Наука Нового времени  нашла мощную опору в методах  экспериментального исследования, явлений  в строго контролируемых условиях.

Естествознания этого  времени отказалось от концепции  гармоничного, завершенного, целесообразно организованного космоса, по их представления Вселенная бесконечна и объединена только действием идентичных законов.

Доминантой классического  естествознания, становится механика, все соображения, основанные на понятиях ценности, совершенства, целеполагания, были исключены из сферы научного поиска.

В познавательной деятельности подразумевалась четкая оппозиция  субъекта и объекта исследования. Итогом всех этих изменений явилась механистическая научная картина мира на базе экспериментально математического естествознания.

 

Эйнштейновская революция (рубеж XIX-XX веков). Ее обусловила сери открытий (открытие сложной структуры атома, явление радиоактивности, дискретного  характера электромагнитного излучения и т.д.). В итоге была подорвана, важнейшая предпосылка механистической картины мира - убежденность в том, что с помощью простых сил действующих между неизменными объектами можно объяснить все явления природы.

 

Фундаментальные основы новой картины мира:

 

общая и специальная  теория относительности (новая теория пространства и времени привела к тому, что все системы отсчета стали равноправными, поэтому все наши представления имеют смысл только в определенной системе отсчета. Картина мира приобрела релятивный, относительный характер, видоизменились ключевые представления о пространстве, времени, причинности, непрерывности, отвергнуто однозначное противопоставление субъекта и объекта, восприятие оказалось зависимым от системы отсчета, в которую входят и субъект и объект, способа наблюдения и т.д.)

квантовая механика (она  выявила вероятностный характер законов микромира и неустранимый корпускулярно-волновой дуализм в самых основах материи). Стало ясно, что абсолютно полную и достоверную научную картину мира не удастся создать никогда, любая из них обладает лишь относительной истинностью.

 

Позднее в рамках новой  картины мира произошли революции  в частных науках в в космологии (концепция не стационарной Вселенной), в биологии (развитие генетики), и т.д. Таким образом, на протяжении XX века естествознание очень сильно изменило свой облик, во всех своих разделах.

 

Три глобальных революции  предопределили три длительных периода  развития науки, они являются ключевыми  этапами в развитии естествознания. Это не означает, что лежащие между ними периоды эволюционного развития науки были периодами застоя. В это время тоже совершались важнейшие открытия, создаются новые теории и методы, именно в ходе эволюционного развития накапливается материал, делающий неизбежной революцию. Кроме того, между двумя периодами развития науки разделенными научной революцией, как правило, нет неустранимых противоречий, согласно сформулированному Н. Бором, принципу соответствия, новая научная теория не отвергает полностью предшествующую, а включает ее в себя в качестве частного случая, то есть устанавливает для нее ограниченную область применения. Уже сейчас, когда с момента возникновения новой парадигмы не прошло и ста лет многие ученые высказывают предположения о близости новых глобальных революционных изменений в научной картине мира.

 

3.Принцип  глобального эволюционизма.

 

Принцип глобального эволюционизма. Вселенная в целом и во всех своих проявлениях не может существовать вне развития.

 

Дарвин, предложил механизм его  осуществления впервые приложив принцип эволюционизма к одной из областей действительности, заложив таким образом основы теоретической биологии. Г. Спенсер, попытался применить идей Дарвина в области социологии, он доказал принципиальную возможность применения эволюционной концепции, к иным областям мира не составляющими предмет биологии. Нов целом классическое естество знание оставалось на затронуто идеями эволюционизма, эволюционирующие системы рассматривались как случайное отклонение, результат, локальных возмущений. Первыми попытались распространить применение принципа эволюционизма за пределы, биологических и социальных наук физики. Они выдвинули гипотезу расширения Вселенной, данные астрономии вынуждали признать несостоятельность предположения о ее стационарности. Вселенная явно развивается, начиная с гипотетического Большего взрыва давшего энергию для ее развития. Эта концепция была предложена в 40-е и окончательно утвердилась в 70-е гг. Таким образом, эволюционные представления проникли в космологию, концепция Большего взрыва оказала влияние на представления о последовательности появления веществ во Вселенной. Первоначально на один из компонентов вещества не мог существовать, лишь спустя некоторое время после Взрыва образовалось некоторое количество ядерного материала, (ядер атомов, водорода и гелия), затем возникли целые атомы с полными электронными оболочками, но только легких элементов, многообразие составляющее т периодическую таблицу возникает только, в ходе синтеза, в недрах звезд первого поколения.

 

В XX веке эволюционное учение интенсивно развивалось в рамках его прародительницы биологии. Современный эволюционизм в научных дисциплинах биологического профиля предстает как многоплановое учение, ведущее поиск закономерностей и механизмов эволюции сразу на многих уровнях организации живой материи (молекулярном, клеточном, организменном, популяционном и биогеоценотическом). В настоящее время основная работа ведется на молекулярно-генетическом уровне, благодаря чему создана синтетическая теория эволюции (синтез генетики и дарвинизма). Удалось развести процессы микро эволюции (на популяционном уровне) и макро эволюции (на надвидовых уровнях), установила в качестве элементарной единицы популяцию и т. д. Можно привести пример из других областей естество знания - в геологии, например, утвердилась концепция дрейфа континентов. Возник ряд дисциплин, которые возникли именно благодаря применению принципов развития и поэтому были эволюционны в самой своей основе: биогеохимия, антропология и т.д.

 

4.Синергетика.

 

Одним из результатов  внедрения принципа универсального эволюционизма было возникновение синергетики. В классической науке господствовало убеждение, что материи свойственна тенденции к понижению степени ее упорядоченности, стремление к равновесию, что в энергетическом смысле означает хаотичность. Такой взгляд на природу был сформулирован в рамках равновесной термодинамики (то есть, науки о превращении различных видов энергии друг в друга). Первое начало термодинамики - закон превращения и сохранения энергии в принципе не запрещает перехода энергии от менее нагретых тел к более нагретым, единственное условие, что бы общее количество энергии не изменялось. В реальности мы непосредственно такого не наблюдаем, поэтому в термодинамику было введено новое понятие энтропии, то есть меры беспорядка системы. Второе начало термодинамики приняло следующий вид: при самопроизвольных процессах в системах имеющих постоянную энергию энтропия всегда возрастает. В системе с постоянной энергией, то есть изолированной от внешней среды упорядоченность всегда со временем становится меньше, максимальная энтропия означает, полное равновесие и полный хаос. Применительно к вселенной в целом, которую тоже можно рассматривать как замкнутую систему с постоянной энергией, из этого следует, что рано или поздно вся энергия превратится в тепловую. Тепловая энергия рассеется, равномерно распределится между всеми элементами системы. Однако уже в то время когда принцип не убывания энтропии во Вселенной считался абсолютно универсальным и непреложным, были известны системы противоречащие ему. Степень их упорядоченности, со временем не убывала, а возрастала. К ним относились, прежде всего, живые организмы и их сообщества. Когда принцип эволюционизма, был распространен на другие уровни организации материи, противоречие стало еще заметнее. Стало очевидно, что для сохранения целостной не противоречивой картины мира нужно признать, что в природе действует не только разрушительный, но и созидательный принцип. Что материя способна самоорганизовываться и самоусложняться. На волне этих проблем возникла синергетика - теория самоорганизации. В настоящее время она развивается по нескольким направлениям: синергетика (Г. Хакен), неравновесная термодинамика (И. Пригожин) и др.

 

Общими положениями  для всех для них являются следующие:

 

процессы разрушения и созидания во Вселенной по меньшей  мере равноправны.

процессы созидания  нарастания сложности и упорядоченности) имеют единый алгоритм независимо от природы систем в которых они осуществляются.

 

Таким образом, синергетика  ставит перед собой задачу выявление  некого универсального механизма, с  помощью которого осуществляется самоорганизация  как в живой, так в неживой природе. Под самоорганизацией в данном случае понимается спонтанный переход открытой неравновесной системы от менее сложного к более сложным и упорядоченным формам организации.

 

Объектами синергетики  являются системы, которые 1. открытые, то есть, способны обмениваться веществом с окружающей внешней средой; 2. неравновесные, то есть находящиеся в состоянии далеком от термодинамического равновесия. Развитие таких систем, приводящее к постепенному нарастанию сложности, протекает следующим образом первая фаза - период плавного эволюционного развития с хорошо предсказуемыми линейными изменениями, приводящими в итоге к некому неустойчивому критическому состоянию. Вторая фаза - выход из критического состояния одномоментно скачком и переход в новое устойчивое состояние с большей степенью сложности и упорядоченности. Особенно важно учесть, что переход в новое устойчивое состояние не является однозначным. Система достигшая, критического состояния находится как бы на развилке, оба варианта в момент выбора являются одинаково возможными. Но как только выбор сделан, и система достигла нового состояния равновесия, обратного пути нет, развитие систем такого рода всегда необратимо и непредсказуемо, точнее любые прогнозы ее развития могут носить лишь вероятностный характер.

 

Синергетическая интерпретация  явлений открывает новые возможности  их изучения.

 

В обобщенном виде новизна синергетического подхода состоит в следующем:

 

хаос не только разрушителен, но и созидателен, развитие осуществляется, через неустойчивость (хаотичность).

линейный характер эволюции сложных систем, не правило, а частный  случай, развитие большинства систем носит нелинейный характер, для сложных систем всегда существует несколько возможных путей развития.

Развитие осуществляется через случайный выбор одной  из нескольких возможностей дальнейшей эволюции, следовательно случайность необходимый элемент эволюции.

 

Синергетика возникла на базе физических дисциплин - термодинамики, радиофизики и пр. Но в настоящее  время ее идеи уже имеют междисциплинарный  характер, они подводят базу под  глобальный эволюционный синтез, осуществляющийся в науке.

 

 

 

III Геронтология и эволюционная биология.

 

    Приход человека  в мир - уход (рождение и смерть); пленение духа в теле - его освобождение; сотворение мира - конец света: "конец придет - ведь было же начало. Мир родился - мир должен умереть" (Беранже). От этих пар - рифм один шаг до следующей: развитие - старение.

    В классической  поэзии известно отклонение, а  то и вовсе отказ от парных  созвучий в окончаниях строк, - это белые стихи. Пара "рождение - смерть" (или "жизнь - смерть") зарифмована жестко; тут отклонение от рифмования, иначе говоря, - бессмертие, противоречит не только биологической закономерности, но, если хотите, и здравому смыслу: весь опыт наблюдения за природой убеждает нас в том, что физического бессмертия - на индивидуальном уровне - не существует. Сознательно не касаемся мифов, легенд, религиозных представлений, утверждающих обратное, равно как и оставляем в стороне проблему бессмертия духовного, - короче говоря, всего того иррационального, что не составляет предмета анализа строгой науки, конкретно - естествознания (В.Л.Ушаков).

    Итак, смерть  индивида - факт незыблемый и исключений  не являющий. Он имманентен живой  природе и, если угодно, биологичен, поскольку смерть (естественная, конечно) - закономерное следствие физиологической инволюции организма: снижения отдельных его функций, отказа ряда систем - всего того, что в обиходе зовется старением. И это ясно: по принципу рифмы, если есть развитие - от момента оплодотворения яйцеклетки до половозрелости, то старение - от периода выполнения репродуктивного, то есть видового, предназначения до смерти - быть также обязано. Ну, и дальше: если есть программа индивидуального развития особи, ее онтогенеза (а такая жесткая генетическая программа существует), то, по принципу рифмы опять же, должна быть и генетическая программа старения. Вот тут-то и возникает вопрос: должна ли?

    В геронтологии  сразу было принято за очевидный  факт, за аксиому, что специальная  программа старения организма действительно существует (хотя запрограммированность старения и смерти никем никогда не была доказана.) Вероятно, это связано с тем, что явления, кажущиеся естественными, на начальном этапе развития новой науки не обсуждаются: эту привелегию может себе позволить нечто уже устоявшееся, авторитетное - вроде физики или философии. Минуло около ста лет с момента возникновения геронтологии, и вот в 60-х годах нашего столетия вопрос о том, действительно ли старение запрограммировано, был наконец поставлен. И если оно запрограммировано, то что это за программа: саморазрушения организма? его самоликвидации? Ответ - в качестве общего мнения - был категоричен: программа старения существует, это программа самоликвидации особи (в массе - поколения), она совершенно необходима для отмирания поколения, чтобы освободить место поколению следующему, а сама по себе сменяемость поколений - необходимое условие для лучшей приспособляемости вида в целом, так же, как и внутривидовое разнообразие признаков, полиморфизм, - одно из жестких условий выживания вида.