Естественные технологии биологических систем - Александр Уголев

Мы неоднократно отмечали, что сам человек является частью той чрезвычайно сложной естественной технологии, которая может быть обозначена как жизнь на планетарном уровне. Технологические подходы к этой проблеме кажутся особенно важными, так как затрагивают все виды взаимоотношений человека и биосферы. В настоящее время все громче звучат голоса, предостерегающие, что мы приближаемся или уже вплотную подошли к серьезному экологическому кризису. Возникла ситуация, при которой окружающая нас природа может претерпеть нежелательные и даже необратимые изменения в результате неразумных, чаще всего стихийных повреждающих воздействий со стороны человека. Более того, термин «кризис» в меньшей мере отражает характер тех изменений, которые могут нас ждать. В этом случае более уместно понятие экологической катастрофы, так как мы вмешиваемся в великую планетарную технологию без достаточных знаний и без отчетливого понимания ее особенностей.

Существуют многочисленные примеры неблагоприятных последствий, являющихся результатом экологических взаимодействий. Например, американскими экологами (Силбриг О., Силбриг Д. Популяционная биология и эволюция. М.: Мир, 1982) отмечено, что при широком использовании в США пестицидов одним из неожиданных и тяжелых последствий явилось образование устойчивости к ним более чем 200 видов насекомых, наносящих вред здоровью и хозяйственной деятельности человека. Точно так же при использовании гербицидов и дефолиантов возникает высокая устойчивость к ним у сорняков. Можно привести и другие примеры, однако и этих достаточно для заключения, что в век бурного прогресса деятельности человека понимание естественных технологий и поиски компромиссов при создании различных технологий чрезвычайно важны. Непонимание технологичности природы и логики эволюции может быть основой для локальных и парциальных катастроф, которые усугубляют существующую серьезную экологическую ситуацию и таят опасность большой экологической катастрофы. Такая опасность будет сохраняться и прогрессировать до тех пор, пока будет сохраняться и прогрессировать антропоцентрический утилитаризм. Иногда он кажется привлекательным, например в прекрасном определении одного из наиболее глубоких мыслителей нашего века Ч. П. Сноу. Он подчеркивает, что гуманизм — это концепция, возникшая в эпоху зрелого Возрождения и ставящая человека в центр мироздания (Сноу Ч. П. Заметки о гуманизме//Портреты и размышления: Художественная публицистика. М.: Прогресс, 1985. С. 290—294). Сегодня понятно не только сколь прекрасен, но и сколь опасен такой подход.

Заканчивая эти размышления, следует подчеркнуть, что антропоцентризм не способствует превращению биосферы в ноосферу, а напротив, затрудняет такую возможность. Для формирования ноосферы (помимо многих других условий) требуется: 1) совершенное знание естественных технологий на всех уровнях их организации; 2) сохранение и совершенствование этих технологий. Биосфера в нынешнем виде, нарушенная техникой, скорее может быть названа технобиосферой или больной биосферой — патобиосферой. Другими словами, сегодня задача формирования ноосферы в некоторых отношениях является проблемой не менее трудной, чем во времена В. И. Вернадского.

Следует иметь в виду, что глубокий анализ фундаментальных проблем биосферы на пути ее превращения в ноосферу — дело будущего. Эти проблемы сложны и противоречивы, о чем свидетельствуют современные попытки представить структуру ноосферы Земли в виде очень упрощенных схем.

К сожалению, в данной книге нет возможности сколько-нибудь подробно рассмотреть эволюцию живых организмов от их возникновения до современных форм, так же как структуру и эволюцию биосферы в целом. Общая схема развития органического мира представлена на рис. 46.

При характеристике эволюции подчеркивалось, что функция, структура и эффект взаимодействуют и всегда существуют как триада. Ее понимание на разных уровнях организации жизненных процессов особенно существенно для рассмотрения жизни и естественных процессов вообще и в эволюционном аспекте особенно. Следует отметить, что взаимоотношения членов триады относятся к проблемам современного функционализма.

В науке часто применяются вспомогательные (часто временные) понятия и термины. К их числу относится термин «современный функционализм». Под функционализмом подразумевается вся совокупность сведений о функциональных свойствах живых систем, функциональных подходах к этим системам и, наконец, взаимоотношения различных фундаментальных характеристик. Функционализм является одной из наиболее важных проблем не только физиологии, но и всех областей биологии, начиная с таких традиционных, кап зоология и ботаника, и кончая такими, как молекулярная биология, биоорганическая химия, биофизика и медицина. Современный функционализм не является только частью классического функционализма, связанного с расцветом физиологии. Следует надеяться, что подобно тому как в свое время функционализм XVII— XIX вв. внес неоценимый вклад в развитие науки о живом, так и современный функционализм станет одним из краеугольных камней всего комплекса биологических наук сегодняшнего и завтрашнего дней. Это существенно для наук, в которых рассматривается происхождение и развитие жизни, а также жизнь в ее различных проявлениях. С этой точки зрения понятны обоснованность, а также плодотворность современного функционализма, возрожденного в результате новой революции в биологии.

Особенность современного функционализма заключается в более глубоком понимании жизни как системы, где организация структур и функций взаимообусловлены. Вместе с тем жизнь — понятие динамическое, в связи с чем функциональные подходы к пониманию ее сущности особенно важны. Я хотел бы подчеркнуть, что современный функционализм технологичен в том смысле, что он рассматривает жизнь на всех уровнях как сложно организованный процесс, имеющий ряд особенностей. К числу таковых относятся полезные эффекты, сформировавшиеся в ходе эволюции, побочные эффекты, служащие материалом дальнейших эволюционных трансформаций, и т.д.

Начиная с Фрэнсиса Бэкона, сравнение отдельных органов с машинами получило широкое распространение. Различные типы машин, в особенности механических, стали привычными моделями для анализа структуры и функции различных органов живых существ. По мере развития химии для этой цели стали привлекаться химические устройства и процессы. Во многих случаях это было грубым упрощением биологического процесса, иногда облегчавшим, а иногда и затруднявшим его понимание. Однако анализ даже простых механических моделей позволял нарисовать картину, близкую к истинной. В качестве примера можно привести представление о движении крови в той форме, в какой оно было представлено В. Гарвеем.

Рис. 46. Схема развития органического мира. (По: Соколов В. с. Биосфера: понятие, структура, эволюция // В. В. Вернадский и современность. М., Наука, 1984. с. 98—122).

Эра экспериментальной биологии и медицины была одновременно и эрой естествознания, где естественные объекты интерпретировались в виде сложноустроенных машин. Нельзя исключить, что на смену таким представлениям сейчас приходит более глубокое понимание биологических процессов, где на первое место выйдут технологические идеи.

Следует еще раз сказать несколько слов о физиологической эволюции. По-видимому, в эволюционной физиологии существуют тесно связанные и не противоречащие друг другу направления, которые могут быть обозначены так функциональная эволюция и физиологическая эволюция. Функциональная эволюция связана с исследованием законов эволюции функций, Физиологическая эволюция изучает общие закономерности эволюционного процесса. Понятие физиологической эволюции включает в себя следующие положения.

1.    Однотипность процессов — отражение одного из фундаментальных принципов жизни как планетарного явления. Такой подход соответствует взглядам В. И. Вернадского о биосфере. Единство жизни на уровне биосферы обусловлено биотическими круговоротами, основанными на трофических связях, т.е. на функциональных взаимодействиях определенного типа. Такое единство возможно лишь при универсальности по крайней мере на двух уровнях: на уровне строительных блоков — мономеров (биохимический уровень) и на уровне функциональных блоков (физиологический уровень). Таким образом, первая и важнейшая закономерность, которую постулирует физиология, вступая в противоречие с другими науками, — это представление о жизни как планетарном процессе. Такой подход объясняет также и асимметрию жизни. Это не отрицает идеи, получившей широкое признание в нашей стране и за рубежом и заключающейся в том, что асимметрия жизни могла возникнуть в добиологический период в результате вероятностной флуктуации. Однако физиологическая эволюция свидетельствует, что такая асимметрия поддерживается вследствие гомеостатирования биотического круговорота.