Текст книги "Новая наука о жизни"

Автор книги: Руперт Шелдрейк

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 22 страниц)

5.5. Значение прерывистого морфического резонанса

Обсуждение в предыдущем разделе было основано на предположении, что морфическое влияние данной системы не исчерпывается ее действием на последующие подобные системы, хотя ее относительный эффект ослабевает по мере того, как число подобных систем возрастает. Сейчас мы рассмотрим альтернативную возможность – что это влияние каким-то образом исчерпывается.

Рис. 16. Диаграмма, иллюстрирующая ситуации, в которых влияние предшествующих систем исчерпывается морфическим резонансом только с одной последующей системой (А) и с двумя последующими системами (В)

Если такое истощение морфического влияния происходит, оно может быть обнаружено, при условии что скорость этого процесса будет очень велика. Рассмотрим вначале крайний случай, когда влияние системы расходуется посредством морфического резонанса лишь с одной последующей системой. Если число таких систем со временем возрастает, большинство из них не будет испытывать влияние морфического резонанса со стороны предыдущих подобных систем (рис. 16 А). Следовательно, они могут свободно принимать различные формы «случайно» или под действием «творческих» сил; поэтому формы этих систем будут очень разнообразны.

Теперь рассмотрим случай, когда каждая система может влиять на две последующие. В ситуации, представленной на рис. 16 В, большая часть, но не все последующие формы будут стабилизированы с помощью морфического резонанса. Если каждая система влияет на три последующие системы, все они будут стабилизированы; нестабильность формы проявится, только если число последующих подобных систем станет возрастать еще быстрее, как при популяционном взрыве. А если каждая система влияет на множество последующих систем, эта низкая, но конечная степень истощения морфического влияния будет практически неопределима.

Предположим простоты ради, что морфическое влияние систем на последующие подобные системы не исчерпывается вовсе; но следует иметь в виду, что это допущение носит условный характер. В конце концов, вопрос может быть исследован экспериментально, по крайней мере, до такой степени, чтобы можно было определить различие между большой скоростью истощения морфического резонанса, с одной стороны, и медленной или нулевой скоростью – с другой.

5.6. Возможный экспериментальный тест

Согласно принятой теории, уникальные формы химических и биологических систем должны быть предсказуемы на основе принципов квантовой механики, электромагнетизма, энергетической причинности и так далее, прежде чем они появляются впервые. Согласно гипотезе формативной причинности, напротив, уникальные формы не могут быть предсказаны заранее; можно предсказать только набор возможных форм. Таким образом, в принципе неспособность принятой теории сделать предсказания уникальных форм будет аргументом против этой теории и в пользу гипотезы формативной причинности. Но на практике вывод об этой неспособности никогда не может быть окончательным: возможно осуществить лишь приближенные вычисления, и потому защитники принятой теории всегда могут возразить, что предсказания уникальных форм станут возможны, если в будущем будут проведены более точные расчеты.

К счастью, гипотеза формативной причинности отличается от принятой теории и в другом важном аспекте. Согласно последней, причины, приводящие к появлению формы в первый, или в сотый, или в биллионный раз, должны действовать совершенно одинаково, поскольку предполагается, что они неизменны. То же вытекает из теорий, которые стремятся объяснить эмпирически наблюдаемые формы с помощью вечных архетипных Форм или трансцендентных математических истин. Но согласно гипотезе формативной причинности, форма системы зависит от накапливающегося (кумулятивного) морфического влияния предыдущих подобных систем. Тогда это влияние будет сильнее в биллионном случае, нежели в тысячном или в десятом. Если бы этот кумулятивный аспект формативной причинности мог быть продемонстрирован на опыте, стало бы ясным отличие этой гипотезы как от принятой теории, так и от теорий платоновского или пифагорейского типов.

В случае морфических единиц, которые существовали очень длительное время, тысячи миллионов лет, для атома водорода морфогенетическое поле настолько прочно установилось, что оно будет практически неизменным. Даже морфогенетические поля морфических единиц, появившихся сравнительно недавно – несколько столетий или десятилетий назад, – могут быть подвержены влиянию столь многих прошлых систем, что любые малые приращения этого влияния будут слишком незначительны, чтобы их можно было обнаружить. Но для качественно новых форм кумулятивное морфическое влияние вполне возможно обнаружить экспериментально.

Рассмотрим вновь синтезированное химическое вещество, которое раньше никогда не существовало. Согласно гипотезе формативной причинности, его кристаллическая форма не может быть предсказана заранее и для этой формы еще не существует морфогенетическое поле. Но после того, как оно кристаллизовалось в первый раз, форма его кристаллов будет влиять на последующие кристаллизации путем морфического резонанса, и чем чаще оно кристаллизуется, тем сильнее должно становиться это влияние. Так, в первый раз это вещество может кристаллизоваться вовсе не легко; но в последующих случаях кристаллизация должна происходить все легче и легче, по мере того как все возрастающее число прошлых кристаллов вносят вклад в его морфогенетическое поле через морфический резонанс.

В самом деле, химики, которые синтезировали новое вещество, сталкиваются с большими трудностями при попытках кристаллизовать его в первый раз. Но с течением времени такие вещества кристаллизуются все легче и легче.

Этот принцип проиллюстрирован в следующем фрагменте из учебника по кристаллам, описывающем спонтанное и неожиданное появление кристалла нового типа:

«Около десяти лет назад одна компания управляла фабрикой, которая выращивала монокристаллы этилендиамин тартрата (производное винной кислоты. – Прим. пер.) из его водного раствора. С этой фабрики она пароходом перевозила кристаллы за много миль на другую фабрику, где их разрезали и полировали для промышленных нужд. Через год после открытия на первой фабрике кристаллы в резервуарах с раствором стали расти плохо, к ним прилипали кристаллы какого-то другого вещества, и эти другие кристаллы росли быстрее. Эта беда вскоре распространилась и на другую фабрику: на разрезанных и отполированных кристаллах появлялась болезнь – загрязнение поверхности посторонним веществом…

Нужным веществом был безводный этилен диамин тартрат, а нежелательное вещество оказалось его моногидратом. В течение трех лет исследований и разработок и еще года производства зародыши моногидрата не появлялись. После же они, казалось, были везде».[136]136
  Holden и Singer (1961), с. 80–81.


[Закрыть]

Эти авторы предполагают, что на других планетах еще не появились типы кристаллов, распространенные на Земле, и добавляют: «Вероятно, в нашем мире много других возможных видов твердых веществ еще неизвестны, и не потому, что отсутствуют их составляющие, но просто потому, что подходящие семена еще не появились».[137]137
  Там же, с. 81.


[Закрыть]

Распространенное объяснение того факта, что вещества обычно кристаллизуются легче после того, как их кристаллы образовались впервые, а также того, что кристаллизация осуществляется тем легче, чем чаще она происходит, состоит в том, что фрагменты ранее образовавшихся кристаллов «заражают» растворы, в которых происходит новая кристаллизация. Когда нет очевидных способов переноса таких семян с места на место, предполагается, что они переносятся воздушным путем как микроскопические частицы пыли.

Нет сомнения в том, что «заражение» пересыщенного раствора подходящими семенами кристаллов сильно облегчает кристаллизацию. Но, согласно гипотезе формативной причинности, кристаллизация вещества должна облегчаться также самим фактом, что оно уже кристаллизовалось ранее. Так что, когда обнаруживается, что вещества кристаллизуются тем легче, чем чаще эта кристаллизация происходит, возрастающее число невидимых семян в воздухе может быть не единственным объяснением. Этот вопрос может быть исследован экспериментально в условиях, когда частицы пыли удалены путем фильтрации воздуха и когда исключены все другие потенциальные источники загрязнений. Время, необходимое для кристаллизации вновь синтезированного вещества из его пересыщенного раствора, можно измерить в строго стандартных условиях в отсутствие семян как до, так и после того, как это вещество повторно кристаллизовалось в других местах. Уменьшение этого времени будет свидетельствовать в пользу гипотезы формативной причинности.

В более сложных экспериментах можно было бы продемонстрировать не только то, что морфогенетическое поле кристалла определенного типа подвержено кумулятивному влиянию прошлых кристаллов, но также и то, что структура этого поля не была определена до того, как появился первый кристалл. Представьте себе, например, следующий эксперимент.

Раствор вновь синтезированного вещества разделяется на несколько партий, скажем Р, Q и R, которые отправляются каждая в свою лабораторию, причем эти лаборатории расположены на расстояниях в сотни миль друг от друга, чтобы избежать их взаимного загрязнения семенами. Затем каждая группа намеренно засевается кристаллами другого типа, чтобы стимулировать появление различных видов кристаллов нового вещества, для которого, согласно гипотезе, кристаллическая форма еще не определена. Все эти кристаллизации происходят по мере возможности одновременно. Предположим, что партии Р, Q и R дают кристаллы разного типа. Образцы этих кристаллов анализируются, и их структура определяется методом рентгеновской кристаллографии. Затем наугад выбирается один, например R, и большие партии этого вещества повторно кристаллизуются с добавлением семян кристаллов R-типа. Согласно гипотезе формативной причинности, эти большие количества кристаллов R-типа должны оказывать более сильное морфическое влияние на все последующие кристаллизации, чем малые начальные образцы кристаллов Р– и Q-типов, и поэтому вероятность получить R-кристаллы должна быть больше, чем Р– и Q-кристаллы.

Теперь сделаем попытку повторить Р– и Q-кристаллизации с теми же видами семян, которые использовались вначале. Кристаллизация проводится также в отсутствие каких-либо семян. Если во всех этих случаях получаются кристаллы R-типа, это серьезное свидетельство в пользу гипотезы формативной причинности. А если такой эксперимент может быть повторен со многими другими вновь синтезированными веществами, значит, есть действительно весомое основание для этой гипотезы.

Однако, если изначально в партиях Р, R и Q получились бы кристаллы только одного типа, результат был бы неоднозначным. С одной стороны, если в одном из растворов кристаллизация началась несколько раньше, чем в других, влияние этих первых кристаллов через морфический резонанс может быть достаточно сильным, чтобы вызвать кристаллизацию того же типа в других растворах. С другой стороны, такой результат согласовался бы с распространенным предположением, что получается структура одного типа, поскольку она одна соответствует минимуму энергии. Тем не менее даже с кристаллом одного типа все же должно быть возможно обнаружить уменьшение времени, необходимого для кристаллизации вещества при стандартных условиях, по мере того как увеличивается число прошлых кристаллов этого типа, вносящих вклад в морфогенетическое поле путем морфического резонанса.

Эксперименты с кристаллами есть только один из способов проверки гипотезы формативной причинности. Примеры возможных экспериментов с биологическими системами обсуждаются в разделах 7.4, 7.6 и 11.4.

Глава 6. Формативная причинность и морфогенез

6.1. Последовательный морфогенез

После того как субатомные частицы агрегировали в атомы, последние могут объединяться в молекулы, а молекулы – в кристаллы. Кристаллы сохраняют свою форму сколь угодно долго, пока температура остается ниже их точки плавления. Напротив, морфогенетические процессы в живых организмах продолжаются неопределенно долго, в бесконечно повторяющихся циклах роста и воспроизведения.

Простейшие живые организмы состоят из единственной клетки, за ростом которой следует деление, а за делением рост. Таким образом, морфогенетические зародыши хреод деления должны появляться в конечной форме полностью сформировавшихся клеток, а только что разделившиеся клетки служат отправными точками для хреод клеточного роста и развития. В многоклеточных организмах эти циклы продолжаются лишь в некоторых клетках, например в клеточных линиях зародышей, «стволовых» клетках[138]138
  Стволовые клетки – клетки костного мозга, ответственные за кроветворение. – Прим. пер.


[Закрыть] и клетках меристемы. Другие клетки и фактически целые ткани и органы развиваются в различные специализированные структуры, которые в дальнейшем претерпевают незначительные морфогенетические изменения: они перестают расти, хотя могут сохранять способность к регенерации после повреждения, и рано или поздно они умирают. На самом деле возможно, что они смертны именно потому, что они перестают расти.[139]139
  Кажется вероятным, что важным случаем старения, по крайней мере на клеточном уровне, является построение вредных побочных продуктов, которые клетки неспособны удалять. Согласно последней теории, если клетки растут достаточно быстро, они могут держаться «на один шаг впереди» этого построения просто потому, что эти вещества разбавляются в процессе роста. Далее, в асимметрических клеточных делениях, которые обычны у высших животных и растений, эти вещества могут неравномерно передаваться дочерним клеткам: одни могут омолаживаться за счет повышенной смертности других. Такое омоложение зависит от роста и клеточного деления: морфогенетические конечные точки – дифференцированные клетки, ткани и органы многоклеточных организмов – с необходимостью должны быть смертными (Sheldrake, 1974).


[Закрыть]

Развитие многоклеточных организмов происходит через серии стадий, контролируемых последовательностью морфогенетических полей. Сначала развиваются эмбриональные ткани под контролем первичных эмбриональных полей. Затем рано (в «мозаичном» развитии) или поздно (в «регуляторном» развитии) различные области подпадают под влияние вторичных полей: у животных – полей конечностей, глаз, ушей и так далее; у растений – полей листьев, лепестков, тычинок и так далее. Вообще говоря, морфогенезис, вызванный первичными полями, внешне не впечатляет, но имеет фундаментальное значение, поскольку устанавливает характерные различия между клетками в разных участках организма, и эти различия (согласно настоящей гипотезе) позволяют им играть роль морфогенетических зародышей полей органов. Затем в тканях, развивающихся под их влиянием, появляются зародыши вспомогательных полей, которые контролируют морфогенез структур в пределах органа как целого: в листе – пластинок, прилистников, черенков и т. д.; в глазу – роговицы, радужной оболочки, хрусталика и т. д. А затем выступают на сцену морфогенетические поля еще более низких уровней, например контролирующие дифференциацию сосудов в пластинках листа или дифференциацию слизистой оболочки рта и клеток волосков на ее поверхности.

Эти поля могут быть и были исследованы экспериментально при изучении способности развивающихся организмов к регуляции после повреждения различных участков эмбриональной ткани и после прививки ткани, взятой из одного участка, на другой участок организма эмбриона. Как в эмбрионах животных, так и в меристемных зонах растений по мере развития тканей автономия различных участков возрастает; система в целом теряет способность к регуляции, но местная регуляция осуществляется в развивающихся органах, когда первичные эмбриональные поля заменяются более многочисленными вторичными полями.[140]140
  Примеры для животных даны у Вайса (Weiss, 1939), для растений – у Уордлоу (Wardlaw, 1965).


[Закрыть]

6.2. Полярность морфогенетических полей[141]141
  Под полярностью здесь подразумевается наличие двух различно дифференцированных концов, или полюсов, биологической системы. – Прим. пер.


[Закрыть]

Большинство биологических морфических единиц поляризовано по крайней мере в одном направлении. Их морфогенетические поля, содержащие поляризованные виртуальные формы, будут автоматически принимать подходящие ориентации, если их морфогенетические зародыши также внутренне поляризованы, но если нет – полярность должна быть наложена на них. Например, сферические яйцеклетки водоросли Fucus не имеют врожденной полярности, и их развитие может начаться только после того, как они поляризованы каким-либо из разнообразных направленных стимулов – светом, градиентом концентрации веществ или электрическими токами; в отсутствие какого-либо из таких стимулов полярность принимается наугад, предположительно благодаря спонтанным флуктуациям.

Почти все многоклеточные организмы поляризованы в направлении стебель – корень или голова – хвост, многие, кроме того, поляризованы и во втором направлении – вентрально-дорсальном,[142]142
  Направление живот – спина (ventralis – dorsalis, от лат. venter (живот) – dorsum (спина). – Прим. пер.


[Закрыть] а некоторые – в трех направлениях: голова – хвост, вентрально-дорсальное и левое – правое. Последняя группа является асимметричной и потенциально способна существовать в формах, которые являются зеркальными отражениями друг друга, например улитки со спиральными раковинами. А в организмах с билатеральной симметрией[143]143
  При двубоковой (билатеральной) симметрии обе половины тела являются сходными. Благодаря этому большинство органов парные, они лежат по сторонам срединной плоскости тела (глаза, уши, руки и т. д.). – Прим. пер.


[Закрыть] асимметричные структуры, которые возникают на обеих сторонах, обязательно образуются как в правой, так и в левой форме, например руки правая и левая.

Эти зеркальные формы имеют одинаковую морфологию и предположительно развиваются под влиянием одного и того же морфогенетического поля. Поле просто принимает конфигурацию (правую или левую) того морфогенетического зародыша, с которым оно связывается. Так, правые и левые предшествующие системы влияют на правые и левые последующие системы через морфический резонанс.

Такая интерпретация подтверждается некоторыми фактами, хорошо известными в биохимии. Молекулы аминокислот и сахаров являются асимметричными и могут существовать как в правой, так и в левой формах. Однако в живых организмах все аминокислоты в белках являются левосторонними, тогда как большая часть сахаров – правосторонними. Сохранение таких асимметрий возможно благодаря асимметричным структурам ферментов, которые катализируют синтез молекул. В природе большинство аминокислот и сахаров редко или вообще не встречаются вне живых организмов. Поэтому эти индивидуальные асимметричные формы должны вносить преобладающий вклад в морфогенетические поля молекул путем морфического резонанса. Но когда они синтезируются в искусственных условиях, получаются равные количества правосторонних и левосторонних форм; это показывает, что такая «сторонность» формы не является внутренним свойством морфогенетических полей.

6.3. Размеры морфогенетических полей

Размеры индивидуальных атомных или молекулярных морфических единиц более или менее постоянны; это относится также к размерам кристаллических решеток, хотя они повторяются неограниченное число раз, образуя кристаллы различных размеров. Биологические морфические единицы более разнообразны: не только имеются различия между клетками, органами и организмами данных типов, но и сами индивидуальные морфические единицы изменяют размеры в процессе своего роста. Если морфический резонанс должен иметь место со стороны прошлых систем с подобными формами, но другими размерами и если определенное морфогенетическое поле должно оставаться связанным с растущей системой, тогда формы должны быть способны уменьшаться или увеличиваться в масштабе в морфогенетическом поле. Таким образом, их существенные черты будут зависеть не от абсолютных, но от относительных положений их составных частей и от относительных скоростей их вибраций. Простую аналогию представляет музыка, которую воспроизводит играющая грампластинка на различных скоростях вращения: она остается узнаваемой, несмотря на абсолютные изменения во всех тонах и ритмах, потому что отношения нот и ритмов остаются теми же самыми.

Хотя морфогенетические поля могут быть регулируемы по абсолютной величине, диапазон, в котором может изменяться размер системы, ограничен строгими физическими рамками. В трехмерных системах изменения площади поверхности и объема пропорциональны соответственно квадрату и кубу линейных размеров. Этот простой факт означает, что биологические системы не могут неограниченно увеличиваться или уменьшаться без потери стабильности.[144]144
  Классическое обсуждение этого элементарного, но важного вопроса имеется в главе «О величине» у Томпсона (Thompson, 1942).


[Закрыть]

6.4. Возрастающая специфичность морфического резонанса в процессе морфогенеза

Энергетический резонанс не является процессом типа «все или ничего»: система резонирует в ответ на диапазон частот, более или менее близких к ее естественной частоте, хотя максимальный отклик происходит лишь тогда, когда воздействующая частота совпадает с ее собственной. Аналогичным образом морфический резонанс может быть более или менее тонко «настроен» и обладает наибольшей специфичностью, когда формы прошлых и настоящих систем наиболее близки.

Когда морфогенетический зародыш попадает в морфический резонанс с формами бесчисленных предшествующих систем более высоких уровней, эти формы не совпадают точно, но порождают вероятностную структуру. На первых стадиях морфогенеза структуры актуализируются в определенных местах в пределах областей, задаваемых вероятностной структурой. Теперь система имеет более развитую и лучше очерченную форму и, следовательно, будет более подобна формам некоторых предшествовавших аналогичных систем, нежели другие формы; морфический резонанс от такой формы станет более специфичным и потому более эффективным. По мере того как развитие прогрессирует, селективность морфического резонанса будет возрастать.

Самую общую иллюстрацию этого принципа представляет развитие организма из оплодотворенного яйца. Ранние стадии эмбриогенеза часто напоминают таковые множества других видов или даже семейств и отрядов. В процессе развития последовательно появляются определенные черты отряда, семейства, рода и, наконец, вида, а относительно незначительные признаки, отличающие один индивидуальный организм от другого организма того же вида, обычно появляются последними.

Эта возрастающая специфичность морфического резонанса будет стремиться канализировать развитие в направлении индивидуальных вариантов конечной формы, которые были выражены в предшествовавших организмах. Детали пути развития будут подвержены влиянию как генетических факторов, так и окружающей среды: организм определенного генетического строения будет стремиться развиваться таким образом, чтобы входить в специфический морфический резонанс с предшествовавшими индивидами с той же генетической конституцией, а влияния окружающей среды будут стремиться вовлечь организм в область специфического морфического влияния прошлых организмов, которые развивались в том же окружении. Предшествовавшие подобные морфические единицы, которые являлись частями такого же организма, будут оказывать еще более специфическое воздействие. Например, в развитии листьев на дереве формы предыдущих листьев на том же дереве, вероятно, будут вносить особенно значительный вклад в морфогенетическое поле, стремясь стабилизировать форму листьев, характерную именно для этого дерева.