Текст книги "Новая наука о жизни"

Автор книги: Руперт Шелдрейк

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 22 страниц)

4.5. Морфогенетические зародыши в биологических системах

На клеточном уровне зародыши морфогенетических трансформаций могут быть морфическими единицами низшего уровня в клетках, которые присутствуют как в начале, так и в конце процесса клеточной дифференциации. Возможные морфогенетические зародыши этих трансформаций сразу не очевидны: это могут быть органеллы, макромолекулярные агрегаты, цитоплазматические или мембранные структуры или клеточные ядра. Во многих случаях ядра могут играть эту роль. Но поскольку в одном и том же организме может производиться так много различных типов дифференцированных клеток, если ядра должны действовать как морфогенетические зародыши, они должны быть способны создавать различные модели организации в клетках различных типов: дифференциации клетки должна предшествовать дифференциация ее ядра, благодаря изменениям в его мембране, или в расположении хромосом, или в связях между белками и нуклеиновыми кислотами в хромосомах, или в нуклеолях, или в других компонентах. Такие изменения могут быть вызваны непосредственно или опосредованно, через воздействие морфогенетического поля высшего уровня – поля дифференцирующейся ткани. Действительно, имеется немало данных о том, что многим типам клеточной дифференциации предшествуют изменения ядер. Выдвигаемое здесь предположение отличается от обычной интерпретации таких изменений тем, что в нем эти изменения рассматриваются не как просто химические, обусловленные образованием специальных видов РНК-мессенджера (предвестник), но, в дополнение к этому, как морфогенетические: модифицированные ядра могут служить как зародыши, с которыми ассоциируются (связываются) специфические морфогенетические поля дифференцированных клеток.[121]121
  В некоторых случаях ядра разрушаются на последних стадиях дифференциации (например, ксилемные сосуды у растений, красные кровяные тельца у млекопитающих). В этих случаях ядра могут действовать как морфогенетические зародыши для процесса дифференциации до того момента, пока они остаются нецикличными; затем конечные стадии дифференциации протекают чисто механически с помощью прямых химических процессов, не подверженных морфогенетическому упорядочиванию, через выброс гидролитических ферментов.


[Закрыть]

Существует по крайней мере один процесс клеточного морфогенеза, в котором ядро не может служить морфогенетическим зародышем: это деление ядер. Ядро теряет свою идентичность как отдельная структура, когда ядерная мембрана разрушается и исчезает.[122]122
  У некоторых водорослей, например Oedogonium, ядерная мембрана в течение митоза остается нецикличной; возможно, это особенность примитивной эволюции (Pickett-Heaps, 1975).


[Закрыть] Двойные, сильно скрученные хромосомы выстраиваются в линии в экваториальной области митотического веретена,[123]123
  Митотическое веретено (веретено деления) – образуется в делящейся клетке в период определенных фаз (после исчезновения ядерной оболочки) и занимает до половины объема клетки; временное тело нуклепротеидной при роды; обеспечивает расхождение хромосом в митозе и мейозе. – Прим. ред.


[Закрыть] и затем полный набор хромосом движется к каждому из полюсов веретена. Затем вокруг каждого набора хромосом нарастает новая ядерная мембрана, в результате чего образуются дочерние ядра. Морфогенетическими зародышами для этих процессов должны быть экстра-нуклеарные (внеядерные) структуры или органеллы, и таких зародышей должно быть два.[124]124
  У животных центриоли могут оказаться вероятными кандидатами на эту роль, но у высших растений нет центриолей. В обоих случаях «организующие центры микротрубочек» могут быть ответственны за развитие полюсов веретена; центриоли могут быть просто «пассажирами», для которых гарантировано одинаковое попадание в дочерние клетки путем связывания с этими центрами (Pickett-Heaps, 1969). Центриоли служат организующими центрами, или морфогенетическими зародышами, для развития ресничек и бичей (flagella).


[Закрыть]

Развитие тканей и органов обычно включает как трансформативные, так и агрегативные изменения. В этих морфогенезах морфогенетическими зародышами должны быть клетки или группы клеток, которые присутствуют и как часть конечной формы, и в начале морфогенетического процесса; это не могут быть те специализированные клетки, которые появляются только после того, как процесс начался. Таким образом, здесь морфогенетическими зародышами, вероятно, могут быть только относительно слабо специализированные клетки, которые изменяются мало. В высших растениях такие клетки присутствуют, например в апикальных зонах меристем[125]125
  Меристема (от греч. делимый), или точка рос та, – группа клеток, способных к активному клеточному делению. Такие клетки имеются, напри мер, в конце корня растения под корневым чех– ликом, который защищает их от повреждений и облегчает продвижение корня в почве во время роста. – Прим. пер.


[Закрыть] или точек роста.[126]126
  Clowes (1961).


[Закрыть] У побегов стимул к цветению трансформирует меристемы таким образом, что они порождают, скорее, цветы, нежели листья и другие вегетативные структуры; апикальные зоны, должным образом модифицированные стимулом к цветению, могут быть морфогенетическими зародышами для такой трансформации. В эмбрионах животных эмбриологами уже было обнаружено множество «организующих центров», которые играют ключевую роль в развитии тканей и органов; одним из примеров является апикальный гребень эктодермы[127]127
  Эктодерма – 1) наружный зародышевый лис ток эмбриона многоклеточных животных; 2) наружный слой двуслойных животных – губок, кишечнополостных. – Прим. ред.


[Закрыть] на верхушках развивающихся зачатков конечностей.[128]128
  Wolpert (1978).


[Закрыть] Эти «организующие центры» вполне могут быть зародышами, с которыми связываются морфогенетические поля более высоких уровней.

Хотя как в химии, так и в биологии для описания явлений можно предложить морфогенетические термины, а иногда и идентифицировать соответствующие структуры, все же многое остается неясным, особенно происхождение индивидуальной формы каждого морфогенетического поля, а также способа его соединения со своим зародышем. Рассмотрение этих проблем в следующей главе приводит нас к более сложной гипотезе формативной причинности, которую, хотя она и выглядит удивительно и непривычно, понять оказывается легче.

Глава 5. Влияние прошлых форм

5.1. Постоянство и повторяемость форм

Раз за разом, когда возникают атомы, электроны заполняют одни и те же орбитали вокруг ядер; атомы снова и снова соединяются с образованием одних и тех же молекулярных форм; снова и снова молекулы кристаллизуются в те же пространственные структуры; семена данного вида год за годом рождают растения одинаковой формы; поколение за поколением пауки ткут паутины одних и тех же видов. Формы повторяются, и каждый раз следующая форма более или менее сходна с предыдущей. От этого факта зависит наша способность узнавать, идентифицировать и называть вещи.

Эти постоянство и повторяемость не представляли бы проблемы, если бы все формы были раз и навсегда определены неизменными физическими законами или принципами. Такое допущение подразумевается в обычной теории причинности форм. Принимается, что эти фундаментальные физические принципы во времени предшествуют реально существующим (актуальным) формам вещей: теоретически способ кристаллизации вновь синтезированного вещества должно быть возможно вычислить прежде, чем впервые образуются его кристаллы; подобным же образом влияние данной мутации в ДНК животного или растения на форму организма должно быть предсказуемо заранее. Конечно, на практике такие расчеты никогда не делались; это удобное допущение не проверено и, скорее всего, не может быть проверено.

Согласно же гипотезе формативной причинности – напротив, формы сложной химической или биологической системы не могут однозначно определяться известными законами физики. Эти законы допускают существование диапазона возможностей, между которыми выбирают формирующие причины. Постоянство и повторяемость форм объясняются повторяющейся ассоциацией одного и того же типа морфогенетического поля с физико-химической системой данного типа. Но тогда, что же определяет собственную форму морфогенетического поля?

Один из возможных ответов состоит в том, что морфогенетические поля существуют вечно. Они просто даны и необъяснимы через что-либо еще. Даже до появления нашей планеты в латентном состоянии уже существовали морфогенетические поля всех минералов, кристаллов, животных и растений, которые когда-либо существовали на земле или которые будут существовать когда-либо в будущем.

Такой ответ является по существу платоновским или даже аристотелевским – в той степени, в какой Аристотель верил в извечную данность специфических форм. Этот ответ отличается от обычной физической теории тем, что эти формы не были бы предсказуемы на языке энергетической причинности; но он согласуется с ней в том, что также принимает как не требующее доказательств положение о том, что за всеми эмпирическими феноменами лежат предсуществующие принципы порядка.

Другой возможный ответ радикально отличается от первого. Химические и биологические формы повторяются не потому, что они определяются неизменными законами или вечными формами, но из-за причинного влияния прошлых подобных форм. Такое влияние требует действия через пространство и время, в отличие от любого известного вида физического воздействия.

С этой точки зрения уникальная форма, принимаемая системой, не может быть физически определена до ее первого появления. Тем не менее она может повторяться, поскольку форма первой системы сама определяет форму, принимаемую последующими подобными системами. Представьте, например, что из нескольких различных возможных форм, Р, Q, R, S…, которые с энергетической точки зрения все равновероятны, система в первый раз случайно принимает форму R. Тогда в последующих случаях подобные системы также будут принимать форму R вследствие транспространственного и трансвременного влияния первой из таких систем.

Тогда что же определяет форму, появившуюся впервые? На это не может быть дан научный ответ: вопрос касается уникальных и энергетически неопределенных событий, которые, согласно гипотезе, неповторимы с того момента, как они произошли, так как они сами воздействуют на все последующие подобные события. Наука может иметь дело только с закономерностями, с вещами, которые повторяются. Изначальный выбор индивидуальной формы можно приписать случаю, или врожденной творческой силе материи, или трансцендентной творческой деятельности. Но нет способа различить эти возможности путем эксперимента. Выбор между ними может быть сделан только с метафизических позиций. Этот вопрос кратко освещается в последней главе книги; но для целей настоящего обсуждения не имеет значения, какой из возможностей отдается предпочтение. Гипотеза формативной причинности имеет дело лишь с повторением форм, но не с причинами их первого появления.

Такой новый способ мышления непривычен, и он ведет на незнакомую территорию. Но только следуя этим путем, можно, как нам кажется, обрести надежду достичь нового научного понимания формы и организации вообще и живых организмов, в частности. Альтернативой движению вперед стало бы возвращение к исходной точке; выбор был бы снова между простой механистической верой и метафизическим органицизмом.

В последующем обсуждении предполагается, что это гипотетическое транспространственное и трансвременное влияние осуществляется через морфогенетические поля, и это есть важная особенность формативной причинности.

5.2. Общие соображения о возможности трансвременных причинных связей

Хотя гипотеза формативной причинности предполагает существование трансвременной, или диахронической (то есть характеризующей последовательность развития явлений во времени. – Прим. пер.), причинной связи нового типа, которая пока не была признана наукой, возможность «действия на расстоянии» во времени уже рассматривалась в общих чертах несколькими философами. По-видимому, нет причины отвергать такую возможность a priori. Например, Дж. Л. Мэки написал следующее:

«Несмотря на то что мы более всего любим рассматривать связи типа причина—эффект между соприкасающимися телами и находим загадочным „действие на расстоянии“ через пространство или время, тем не менее мы такое действие не исключаем. Наша обычная концепция причинности не требует абсолютного близкодействия; оно не является частью нашей идеи причинности настолько, что ей противоречило бы утверждение: „С вызывает Е через пространственный или временной или одновременно и пространственный и временной промежуток, без промежуточных звеньев“».[129]129
  Mackie(1974),p. 19.


[Закрыть]

Более того, с точки зрения философии науки нет препятствий к рассмотрению новых видов причинной связи:

«Научная теория вообще не предполагает какой-либо определенный способ причинной связи между событиями, но лишь то, что возможно найти законы и гипотезы, выраженные в терминах некоторой модели, которые удовлетворяют критериям понятности (разумности), подтверждаемости и фальсифицируемости. Способ причинной связи в каждом случае показан самой моделью и изменяется с фундаментальными изменениями модели».[130]130
  Hesse (1961), р. 265.


[Закрыть]

Однако, хотя причинная связь нового типа, предполагаемая гипотезой формативной причинности, представляется в принципе возможной, правдоподобие этой гипотезы можно оценить лишь после того, как сделанные на ее основе предсказания будут проверены на опыте.

5.3. Морфический резонанс

Идею процесса, при котором формы ранее существовавших систем влияют на морфогенез последующих подобных систем, сложно объяснить на языке существующих понятий. Единственный возможный путь – прибегнуть к помощи аналогий.

Наиболее приемлемой физической аналогией может быть явление резонанса. Энергетический резонанс имеет место тогда, когда на систему периодически воздействует сила с частотой, совпадающей с собственной частотой колебаний системы. В качестве примеров приведем: «симпатическую» вибрацию натянутых струн в ответ на звуковые волны соответствующей длины; настройку радиоприемников на частоту радиоволн передатчиков; поглощение световых волн определенных частот атомами и молекулами, проявляющееся в характерных спектрах поглощения; отклик электронов и атомных ядер в присутствии магнитных полей на воздействие электромагнитного излучения в явлениях электронного спинового резонанса и ядерного магнитного резонанса. Общим для всех этих видов резонанса является принцип селективности: из всего набора колебаний, каким бы сложным он ни был, системы реагируют только на колебания определенных частот.

Резонансное воздействие формы на форму через пространство и время подобно энергетическому резонансу по своей селективности, но его нельзя представить как один из известных видов резонанса, или как передачу энергии. Чтобы отличить его от энергетического резонанса, мы будем называть этот процесс морфическим резонансом.

Морфический резонанс подобен энергетическому резонансу еще в одном отношении: он имеет место между колеблющимися системами. Атомы, молекулы, кристаллы, органеллы, клетки, ткани, органы и организмы все состоят из частей, претерпевающих беспрерывные колебания, и все имеют собственные характерные виды колебаний и внутренний ритм; морфические единицы динамичны, а не статичны.[131]131
  Описано много примеров колебаний в биологических системах. Обзор осцилляции на клеточном уровне дан, например, у Рэппа (Rapp, 1979).


[Закрыть] Но если энергетический резонанс зависит только от специфичности отклика на определенные частоты, на «одномерные» стимулы,[132]132
  Вибрация системы, вызванная «одномерным» энергетическим стимулом, может фактически привести к появлению определенных форм и способов организации: простыми примерами могут служить так называемые «фигуры Клэдни» («Chladni figures»), образуемые песчинками или другими малыми частичками на вибрирующей диафрагме. Иллюстрации всевозможных двух– и трехмерных картин на вибрирующих поверхностях можно найти у Дженни (Jenny, 1967). Но все это несравнимо с тем видом морфогенеза, который возникает вследствие морфического резонанса.


[Закрыть] то морфический резонанс зависит от трехмерной организации колебаний. Предположение, которое здесь выдвигается, состоит в том, что посредством морфического резонанса форма системы, включающая характерную внутреннюю структуру и частоты колебаний, становится настоящей для последующей системы подобной же формы; пространственно-временная организация первой накладывается на последнюю.

Морфический резонанс осуществляется с помощью морфогенетических полей и фактически обуславливает их характерные структуры. Не только специфическое морфогенетическое поле влияет на форму системы (как говорилось в предыдущей главе), но также форма этой системы влияет на морфогенетическое поле и, таким образом, становится настоящей для последующих подобных систем.

5.4. Влияние прошлого

Морфический резонанс неэнергетичен, а сами морфогенетические поля не несут ни массы, ни энергии. Поэтому a priori нет причин полагать, что он должен подчиняться законам, которые были установлены для движения тел, частиц и волн. В частности, он необязательно должен прерываться пространственным или временным промежутком между подобными системами; он может быть так же эффективен на расстоянии в десять тысяч миль, как и в один ярд, и через столетие, как и через час.

Допущение, что морфический резонанс не прерывается пространством и временем, будет принято в качестве рабочей гипотезы по причине его простоты.

Мы будет предполагать, также простоты ради, что морфический резонанс имеет место только из прошлого; это означает, что только те морфические единицы, которые уже существовали в прошлом, могут оказывать морфическое влияние в настоящем. Представление о том, что будущие системы, которые еще не существуют, могут оказывать причинное воздействие «назад» по времени, вероятно, может быть логически допустимо;[133]133
  Возможности причинных воздействий будущих событий обсуждается у Hesse (1961) и Mackie (1974).


[Закрыть] но эту возможность было бы необходимо принимать всерьез лишь при наличии убедительных экспериментальных свидетельств физического влияния будущих морфических единиц.[134]134
  Случаи предвидения событий могут быть такими свидетельствами, только если допустить с мета физических позиций, что умственные состояния являются аспектами физических состояний тела, или осуществляются параллельно с ними, или являются их эпифеноменами. Однако с точки зрения интракционизма влияние будущих умственных состояний необязательно требует распространения физического влияния «назад» во времени. Эти метафизические альтернативы обсуждаются далее в главе 12.


[Закрыть]

Однако если принять, что морфический резонанс может исходить только от прошлых морфических единиц и что он не прерывается временем и пространством, то каким же образом он осуществляется? Этот процесс можно представить с помощью нескольких различных метафор. Морфическое влияние прошлой системы может стать настоящим для последующей подобной системы, пройдя «вне» пространства-времени и затем «войдя в него снова» там и тогда, когда появляется подобная же объемная вибрационная картина. Либо оно может быть связано с настоящим через другие измерения. Либо оно может проходить через пространственно-временной «туннель» и появляться в неизмененном виде в присутствии последующей подобной системы. Либо морфическое влияние прошлых систем просто может присутствовать везде. Однако эти разные способы представления действия морфического резонанса, вероятно, были бы неразличимы экспериментально. Все они имели бы одно и то же следствие: формы прошлых систем автоматически становились бы настоящими для последующих подобных систем.

Рис. 12. Диаграмма, иллюстрирующая кумулятивное влияние прошлых систем на последующие подобные системы посредством морфического резонанса

Прямое следствие этой гипотезы состоит в том, что данная система может испытывать влияние всех прошлых систем, обладающих подобными формой и организацией колебаний. Ex hypothesi влияние этих прошлых систем не прерывается временными или пространственными интервалами. Тем не менее способность прошлых систем влиять на последующие может быть ослаблена или исчерпана посредством действия; они могут оказывать лишь ограниченное потенциальное воздействие, которое расходуется в процессе морфического резонанса. Эта возможность обсуждается ниже в разделе 5.5. Но вначале рассмотрим такой вариант, когда их потенциальное влияние не уменьшается, вследствие чего формы всех прошлых систем воздействуют на все последующие подобные системы (рис. 12). Этот постулат имеет несколько важных следствий:

(1) Первая система данной формы воздействует на вторую подобную систему, затем обе они воздействуют на третью и так далее, так что это влияние накапливается. При этом прямое влияние данной системы на любую последующую систему прогрессивно «разбавляется» с течением времени; и хотя его абсолютное воздействие не уменьшается, его относительный эффект ослабевает по мере возрастания числа прошлых подобных систем (рис. 12).

(2) Формы даже простейших химических морфических единиц весьма разнообразны: субатомные частицы находятся в непрерывном колебательном движении, а атомы и молекулы подвержены деформации путем механических соударений, а также под действием электрического и магнитного полей. Биологические морфические единицы еще более разнообразны; даже если клетки и организмы имеют одинаковое генетическое строение и развиваются в одинаковых условиях, они вряд ли могут быть идентичны во всех отношениях.

Посредством морфического резонанса формы всех прошлых подобных систем становятся настоящими для последующей системы той же формы. Даже при допущении что различия в абсолютном размере нивелированы (см. ниже раздел 6.3), все равно оказывается, что многие из этих форм отличаются друг от друга в деталях. Следовательно, они не будут точно совпадать друг с другом при наложении посредством морфического резонанса. В результате получаем процесс автоматического усреднения; при нем усилятся те черты, которые являются общими для большинства прошлых систем. Однако эта «средняя» форма не будет четко определена в морфогенетическом поле, но будет окружена «ореолом» благодаря влиянию менее общих вариантов.

Этот процесс проще зрительно представить с помощью аналогии с «составными фотографиями», сделанными путем наложения фотографических образов разных личностей. В результате такого наложения общие черты усиливаются, но из-за различий индивидуальных образов эти «усредненные» фотографии приобретают некоторую нечеткость (рис. 13 и 14).[135]135
  На этих рисунках показаны составные фотографии мужчин и женщин, полученные по оригинальной методике, предложенной Ф. Гальтоном более 100 лет назад (Pearson, 1924). К сожалению, воспроизвести их здесь не удалось из-за плохого качества изображений. – Прим. ред.


[Закрыть]

(3) Автоматическое усреднение прошлых форм приводит к пространственному распределению вероятностей в морфогенетическом поле, или, иными словами, к вероятностной структуре (сравните с разделом 4.3).

Вероятностная структура морфогенетического поля определяет вероятное состояние данной системы под его влиянием в соответствии с актуальными состояниями всех подобных систем в прошлом; наиболее вероятная форма, принимаемая системой, есть та, которая чаще всего встречалась в прошлом.

(4) На ранних стадиях истории форм морфогенетическое поле относительно слабо определено и испытывает значительное влияние индивидуальных форм. Но с течением времени накапливающееся влияние бесчисленных прошлых систем будет сообщать полю все возрастающую стабильность; чем более вероятным становится средний тип, тем более вероятно, что он станет повторяться в будущем.

Иными словами, вначале бассейн притяжения морфогенетического поля будет относительно мелким, но он будет становиться все более глубоким по мере того, как возрастает число систем, вносящих вклад в морфический резонанс. Или, используя еще одну метафору, через повторение форма попадает в колею, и чем чаще она повторяется, тем эта колея становится глубже.

Рис. 15. Диаграмма, представляющая стадии агрегативного морфогенеза морфической единицы D-E-F-G-H из морфогенетического зародыша F

Сумма влияния, которое данная система оказывает на последующие подобные системы, вероятно, зависит от длины периода времени существования формы: та, которая существует год, будет оказывать большее влияние, чем та, которая распадается через секунду. Таким образом, автоматическое усреднение может быть «взвешено» в пользу долго живущих прошлых форм.

В начале морфогенетического процесса морфогенетический зародыш вступает в морфический резонанс с подобными прошлыми системами, которые являются частью морфических единиц более высоких уровней; таким образом, он становится связанным с морфогенетическим полем морфической единицы более высокого уровня (раздел 4.1). Пусть морфогенетический зародыш будет представлен морфической единицей F, а конечная форма, к которой стремится система, – сочетанием D-E-F-G-H. Пусть промежуточные стадии морфогенеза будут такими, как показано на рис. 15. Теперь, не только морфогенетический зародыш и промежуточные стадии вступят в морфический резонанс с конечной формой предыдущих подобных систем, но и промежуточные стадии также вступят в морфический резонанс с подобными промежуточными стадиями E-F, D-E-F и так далее в предыдущих подобных морфогенезах. Таким образом, эти стадии будут стабилизированы морфическим резонансом, результирующим в хреоде. Чем чаще форма следует определенным путем морфогенеза, тем более усиливается эта хреода. В рамках модели «эпигенетического ландшафта» (рис. 5) долина хреоды будет углубляться тем больше, чем чаще развитие будет идти по этой долине.